JP7045560B2 - Separation membrane for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing it - Google Patents

Separation membrane for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing it Download PDF

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Description

本発明は、リチウム二次電池用分離膜及びこれを含むリチウム二次電池に関し、より詳細には、リチウム二次電池の性能及び安全性を向上させることができるリチウム二次電池用分離膜及びこれを含むリチウム二次電池に関する。 The present invention relates to a separation film for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the separation film for a lithium secondary battery, and more specifically, a separation film for a lithium secondary battery capable of improving the performance and safety of the lithium secondary battery and the like. Regarding lithium secondary batteries including.

モバイル機器に対する技術の開発と需要の増加につれ、エネルギー源としての二次電池に対する需要が急激に増えており、そのような二次電池のうち、高いエネルギー密度と作動電位を示し、サイクル寿命が長くて、自家放電率の低いリチウム二次電池が商用化され広く用いられている。 With the development of technology and increasing demand for mobile devices, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and among such secondary batteries, they show high energy density and operating potential, and have a long cycle life. Therefore, lithium secondary batteries with a low self-discharge rate have been commercialized and widely used.

また、最近には、環境問題に対する関心が大きくなるにつれ、大気汚染の主要原因の一つであるガソリン車、ディーゼル車等の化石燃料を用いる車両を代替できる電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)等に対する研究が多く進められている。 Recently, as interest in environmental issues has increased, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (EVs) that can replace fossil fuel-based vehicles such as gasoline-powered vehicles and diesel-powered vehicles, which are one of the major causes of air pollution. A lot of research on HEV) etc. is underway.

このような電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)等には、動力源として、ニッケル水素金属(Ni-MH)二次電池、又は高いエネルギー密度、高い放電電圧及び出力安定性を有するリチウム二次電池が用いられているが、リチウム二次電池を電気自動車に用いる場合には、高いエネルギー密度と短時間に大きい出力を発揮できる特性とともに、苛酷な条件下で10年以上用いられなければならないため、既存の小型リチウム二次電池より非常に優れたエネルギー密度、安全性及び長期寿命特性が必然的に求められる。 For such electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), etc., as a power source, a nickel hydrogen metal (Ni-MH) secondary battery or lithium having high energy density, high discharge voltage, and output stability. Secondary batteries are used, but when lithium secondary batteries are used in electric vehicles, they must be used for 10 years or more under harsh conditions, as well as having high energy density and characteristics that can exhibit large output in a short time. Therefore, it is inevitably required to have much better energy density, safety and long life characteristics than existing small lithium secondary batteries.

一般的に、リチウム二次電池は、負極(anode)と正極(cathode)、これらの間に介在される分離膜(seperator)及びリチウムイオンの伝達媒質である電解質を用いて製造される。 Generally, a lithium secondary battery is manufactured by using an anode and a cathode, a separator interposed between them, and an electrolyte which is a transmission medium for lithium ions.

その中でも分離膜は、電気化学反応に参加しない非活性素材であるが、電池を作動させるためにリチウムイオンが移動する経路を提供し、正極と負極の物理的接触を分離する素材であって、電池の性能及び安定性に大きい影響を及ぼす核心素材の中の一つである。 Among them, the separation film is an inactive material that does not participate in the electrochemical reaction, but is a material that provides a path for lithium ions to move in order to operate the battery and separates the physical contact between the positive electrode and the negative electrode. It is one of the core materials that have a great influence on the performance and stability of batteries.

分離膜の製造方式は、大きく湿式と乾式に分けられ、湿式製造方式は、高分子素材と低分子量のワックスを混合し高温でフィルムを圧出した後、溶媒(ソルベント)を用いてワックスを抽出し微細多孔構造を形状する方式であり、乾式製造方式は、ポリエチレン(PE)とポリプロピレン(PP)等を用いて2~3層のフィルムで接合する多層構造でワックスを利用せずに物理的な延伸と熱処理だけで気孔を作って製造する方式である。 The manufacturing method of the separation film is roughly divided into wet and dry methods. In the wet manufacturing method, a polymer material and a low molecular weight wax are mixed, the film is extruded at a high temperature, and then the wax is extracted using a solvent (solvent). It is a method of forming a fine porous structure, and the dry manufacturing method is a multi-layer structure in which polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are used to join with a two- or three-layer film, and is physically physical without using wax. It is a method of manufacturing by creating pores only by stretching and heat treatment.

一方、リチウム二次電池は、充電・放電が繰り返される間に発生する運動エネルギーによって熱が出やすいが、分離膜は、この熱に弱い。特に、ポリエチレン(PE)を用いる分離膜の場合、約130℃近くで溶融し(溶け)始め気孔が閉鎖する「シャットダウン」現象が発生することもあり、150℃の以上では完全に溶融し内部短絡を防ぐことができず崩壊(メルトダウン(meltdown)又は機械的一体性(mechanical integrity)破壊)することもある。 On the other hand, the lithium secondary battery tends to generate heat due to the kinetic energy generated during repeated charging and discharging, but the separation membrane is vulnerable to this heat. In particular, in the case of a separation film using polyethylene (PE), a "shutdown" phenomenon may occur in which a separation film using polyethylene (PE) begins to melt (melt) at about 130 ° C and the pores are closed. Can not be prevented and may collapse (meltdown or mechanical integrity destruction).

このような問題を克服するために、最近では、分離膜の表面に無機物粒子と高分子バインダーを共にコーティングするディップ(Dip)コーティング方式を用いる等、耐久性を強化するための研究が続いている。 In order to overcome such problems, recently, research is continuing to enhance durability, such as using a dip coating method in which the surface of the separation membrane is coated with both inorganic particles and a polymer binder. ..

一方、従来の二次電池には、液体状態の電解質、特に非水系有機溶媒に塩を溶解したイオン伝導性有機液体電解質が主に用いられてきた。 On the other hand, in conventional secondary batteries, a liquid electrolyte, particularly an ionic conductive organic liquid electrolyte in which a salt is dissolved in a non-aqueous organic solvent, has been mainly used.

しかし、このように液体状態の電解質を用いると、電極物質が劣化され有機溶媒が揮発する可能性が大きいだけでなく、周辺温度及び電池自体の温度上昇による燃焼等のように安全性に問題が生じる。特に、リチウム二次電池は、充電・放電の進行時にカーボネート有機溶媒の分解及び/又は有機溶媒と電極との副反応によって電池内部にガスが発生し、電池の厚さを膨張させるという問題点がある。したがって、電池の性能と安全性の低下を必須にもたらすことになる。 However, when a liquid electrolyte is used in this way, not only is there a high possibility that the electrode material will deteriorate and the organic solvent will volatilize, but there will also be safety problems such as combustion due to the ambient temperature and the temperature rise of the battery itself. Occurs. In particular, the lithium secondary battery has a problem that gas is generated inside the battery due to decomposition of the carbonate organic solvent and / or a side reaction between the organic solvent and the electrode during charging / discharging, and the thickness of the battery is expanded. be. Therefore, the deterioration of battery performance and safety is indispensable.

一般的に、電池の安全性は、液体電解質<ゲルポリマー電解質<固体ポリマー電解質の順に向上するが、これに反して電池性能は減少することが知られており、現在、固体ポリマー電解質は電池性能が劣るため、商業化が行われていないものと知られている。 Generally, the safety of a battery is improved in the order of liquid electrolyte <gel polymer electrolyte <solid polymer electrolyte, but it is known that the battery performance is decreased in the order of liquid electrolyte <gel polymer electrolyte <solid polymer electrolyte. It is known that it has not been commercialized because it is inferior.

一方、前記ゲルポリマー電解質は、電気化学的安全性に優れつつも、ゲル状の固有の接着力によって電極と電解質との接着力が向上し薄膜型電池を製造できるため、最近多様なリチウム二次電池に適用されている。しかし、ゲルポリマー電解質と無機物粒子を含むコーティング層が形成された分離膜とを共に用いる場合、前記コーティング層と電解質との接着力が低いため二次電池の安定性と性能が低下するという問題点がある。 On the other hand, the gel polymer electrolyte has excellent electrochemical safety, but the adhesive strength between the electrode and the electrolyte is improved due to the unique gel-like adhesive strength, and a thin-film battery can be manufactured. Therefore, various lithium secondary batteries have recently been produced. Applied to batteries. However, when the gel polymer electrolyte and the separation membrane on which the coating layer containing the inorganic particles are formed are used together, there is a problem that the stability and performance of the secondary battery are deteriorated because the adhesive force between the coating layer and the electrolyte is low. There is.

したがって、耐久性に優れつつもゲルポリマー電解質との密着力に優れ、リチウム二次電池の安全性が向上し、且つ、一定水準以上の寿命特性及び容量特性を有し得るリチウム二次電池用分離膜の開発が必要な実情である。 Therefore, separation for a lithium secondary battery, which has excellent durability and adhesion to a gel polymer electrolyte, improves the safety of a lithium secondary battery, and can have a life characteristic and a capacity characteristic of a certain level or more. It is the actual situation that the development of the membrane is necessary.

韓国公開特許第10-2015-0131513号公報Korean Published Patent No. 10-2015-0131513

本発明は、前記のような問題点を解決するためのもので、ゲルポリマー電解質との密着力を上昇させ、電池の性能及び安全性を改善できつつも、多様な電池形態に適用可能であり、製造が容易な多層構造のコーティング層が形成されるリチウム二次電池用分離膜、及びこれを含むリチウム二次電池を提供するためのものである。 The present invention is for solving the above-mentioned problems, and can be applied to various battery forms while increasing the adhesion with the gel polymer electrolyte and improving the performance and safety of the battery. , A separation film for a lithium secondary battery in which a coating layer having a multilayer structure that is easy to manufacture is formed, and a lithium secondary battery including the separation film.

一側面において、本発明は、基材と、エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層と、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層とを含むリチウム二次電池用分離膜を提供する。 In one aspect, the invention is a lithium secondary comprising a substrate, a first coating layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group, and a second coating layer containing a second organic binder and inorganic particles. A separating film for a battery is provided.

このとき、前記第1コーティング層が前記基材の表面に形成され、前記第2コーティング層は前記第1コーティング層上に形成されてよい。 At this time, the first coating layer may be formed on the surface of the base material, and the second coating layer may be formed on the first coating layer.

一方、前記第2コーティング層が前記基材の表面に形成され、前記第1コーティング層は前記第2コーティング層上に形成されてよい。 On the other hand, the second coating layer may be formed on the surface of the base material, and the first coating layer may be formed on the second coating layer.

他の側面において、本発明は、基材の表面にエチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層と、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層とを形成する段階を含む、リチウム二次電池用分離膜の製造方法を提供する。 In another aspect, the present invention forms a first coating layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group and a second coating layer containing a second organic binder and inorganic particles on the surface of the substrate. Provided is a method for manufacturing a separation film for a lithium secondary battery, which comprises a step.

また他の側面において、本発明は、少なくとも一つ以上の正極、少なくとも一つ以上の負極、及び前記正極と負極の間に介在される少なくとも一つ以上の第1分離膜を含む少なくとも一つ以上の単位セルと、前記単位セルの間に介在される第2分離膜とを含む電極組立体、及び(メタ)アクリレート基を含むオリゴマーが重合されて形成されるゲルポリマー電解質を含み、前記第1分離膜及び第2分離膜は、エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層と、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層とを含み、前記エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダー及び前記(メタ)アクリレート基を含むオリゴマーが重合されて3次元構造のポリマーネットワークが形成されるリチウム二次電池を提供する。 In another aspect, the present invention includes at least one positive electrode, at least one negative electrode, and at least one or more first separation films interposed between the positive electrode and the negative electrode. Contains an electrode assembly containing a unit cell of the above and a second separation film interposed between the unit cells, and a gel polymer electrolyte formed by polymerizing an oligomer containing a (meth) acrylate group. The separation film and the second separation film include a first coating layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group and a second coating layer containing a second organic binder and inorganic particles, and the ethylenically unsaturated film is contained. Provided is a lithium secondary battery in which a first organic binder containing a group and an oligomer containing the (meth) acrylate group are polymerized to form a polymer network having a three-dimensional structure.

本発明による分離膜は、第1コーティング層にエチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含み、前記エチレン性不飽和基とゲルポリマー電解質組成物に含まれたオリゴマーが反応して分離膜とゲルポリマー電解質との密着力を向上させ、これにより、リチウム二次電池の性能及び安定性が向上されるようにしたものである。 The separation film according to the present invention contains a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group in the first coating layer, and the ethylenically unsaturated group reacts with the oligomer contained in the gel polymer electrolyte composition to form a separation film. The adhesion to the gel polymer electrolyte is improved, thereby improving the performance and stability of the lithium secondary battery.

また、本発明による分離膜は、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層が第1コーティング層上に形成される場合、ラミネーション工程のような高温工程を経て製造されるリチウム二次電池を製造する時にも、エチレン性不飽和基が高温に露出されることを防止でき、第1コーティング層の下に形成される場合、多様な条件下で電池を製造できるため、分離膜製造時に製造工程性が改善され得る。 Further, the separation film according to the present invention is a lithium secondary battery manufactured through a high temperature step such as a lamination step when a second coating layer containing a second organic binder and inorganic particles is formed on the first coating layer. It is possible to prevent the ethylenically unsaturated group from being exposed to a high temperature even when manufacturing the battery, and when it is formed under the first coating layer, the battery can be manufactured under various conditions. The processability can be improved.

したがって、分離膜の耐久性を向上させることができるのは勿論、多様な構造のリチウム二次電池の分離膜として利用できるため、リチウム二次電池の製造工程性が改善され得る。 Therefore, not only the durability of the separation film can be improved, but also it can be used as a separation film for a lithium secondary battery having various structures, so that the manufacturing process of the lithium secondary battery can be improved.

以下、本発明に対してより詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本明細書及び特許請求の範囲において用いられた用語や単語は、通常的又は辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自身の発明を最善の方法によって説明するために、用語の概念を適宜定義することができるという原則に即し、本発明の技術的思想に適合する意味と概念として解釈されなければならない。 The terms and words used herein and in the scope of the claims shall not be construed in a general or lexical sense only and the inventor shall explain his invention in the best possible way. , In line with the principle that the concept of terms can be defined as appropriate, it must be interpreted as a meaning and concept that fits the technical idea of the present invention.

本明細書で用いられる用語は、単に例示的な実施形態等を説明するために用いられたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。 The terms used herein are merely used to illustrate exemplary embodiments and the like, and are not intended to limit the invention. A singular expression includes multiple expressions unless they are meant to be explicitly different in context.

本明細書において、『含む』、『備える』又は『有する』等の用語は、実施された特徴、数字、段階、構成要素又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、構成要素、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないものとして理解されなければならない。 As used herein, terms such as "include", "prepare" or "have" are intended to specify the existence of implemented features, numbers, stages, components or combinations thereof. , One or more other features, numbers, stages, components, or combinations thereof must be understood as not preliminarily excluding the existence or addability.

本明細書において、重量平均分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatograph)で測定した標準ポリスチレンに対する換算数値を意味してよく、特に他に規定しない限り、分子量は重量平均分子量を意味してよい。このとき、前記重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography: GPC)を用いて測定できる。例えば、一定濃度のサンプル試料を準備した後、GPC測定システムalliance 4機器を安定化させる。機器が安定化されれば、機器に標準試料とサンプル試料を注入しクロマトグラムを得た後、分析方法によって重量平均分子量を計算する(システム:Alliance 4、カラム:Ultrahydrogel linear x 2、eluent:0.1M NaNO(pH7.0 phosphate buffer、flow rate:0.1mL/min、temp:40℃、injection:100μL) In the present specification, the weight average molecular weight may mean a conversion value with respect to standard polystyrene measured by GPC (Gel Permeation Chromatography), and unless otherwise specified, the molecular weight may mean a weight average molecular weight. At this time, the weight average molecular weight can be measured by using gel permeation chromatography (GPC). For example, after preparing a sample of a constant concentration, the GPC measurement system alliance 4 instrument is stabilized. Once the instrument is stabilized, the standard sample and sample sample are injected into the instrument to obtain a chromatogram, and then the weight average molecular weight is calculated by an analytical method (system: Alliance 4, column: Ultrahydrogel linear x 2, element: 0). .1M NaNO 3 (pH 7.0 phosphate buffer, flow rate: 0.1 mL / min, temper: 40 ° C., injection: 100 μL)

<リチウム二次電池用分離膜>
本発明によるリチウム二次電池用分離膜は、エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層と、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層とを含む。
<Separation membrane for lithium secondary battery>
The separation membrane for a lithium secondary battery according to the present invention includes a first coating layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group, and a second coating layer containing a second organic binder and inorganic particles.

従来は、分離膜の耐久性向上及び伝導性向上のために基材の表面に無機物粒子等をコーティングして用いたが、前記無機物粒子及び既存に用いられるバインダー等はゲルポリマー電解質との結合力が低く、重合反応等を進行できないため、電解質との密着力が顕著に低下するという問題点があった。電解質と分離膜との密着力が低下すれば、電池の内部短絡が誘導される等、電池の安全性が低下し得る。 Conventionally, the surface of the base material is coated with inorganic particles or the like in order to improve the durability and conductivity of the separation membrane, but the inorganic particles and the existing binder and the like have a binding force with the gel polymer electrolyte. There is a problem that the adhesion to the electrolyte is remarkably lowered because the particle size is low and the polymerization reaction and the like cannot proceed. If the adhesion between the electrolyte and the separation membrane is reduced, the safety of the battery may be reduced, for example, an internal short circuit of the battery may be induced.

このため、本発明の発明者は、既存の無機物粒子コーティング層以外にエチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む別途の層をさらに形成する分離膜を考案した。前記第1有機バインダーに含まれたエチレン性不飽和基は、ゲルポリマー電解質用組成物に含まれるオリゴマーとラジカル重合反応することができる。 Therefore, the inventor of the present invention has devised a separation film that further forms a separate layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group in addition to the existing inorganic particle coating layer. The ethylenically unsaturated group contained in the first organic binder can undergo a radical polymerization reaction with the oligomer contained in the composition for a gel polymer electrolyte.

より具体的には、前記ゲルポリマー電解質用組成物は、(メタ)アクリレート基、アミド基、オキシアルキレン基、シロキサン基等を含むオリゴマーを含んでよく、前記オリゴマーに含まれた官能基は、前記第1有機バインダーに含まれたエチレン性不飽和基とラジカル重合反応ができる官能基である。したがって、前記オリゴマーと前記第1有機バインダーがゲルポリマー電解質用組成物の硬化過程でラジカル重合反応を介して3次元構造に結合されてよく、その結果、分離膜とゲルポリマー電解質の密着性を向上させることができる。一方、本発明の場合、第1有機バインダーが含まれた第1コーティング層によって分離膜とゲルポリマー電解質との密着力が向上するのは勿論、第2有機バインダーが含まれた第2コーティング層によって前記分離膜と電極との接着力もまた一定に維持できる。また、本発明によるリチウム二次電池用分離膜の場合、製造しようとする電池の構造、使用用途、電池製造工程等を考慮し、前記第1、2コーティング層の積層順序を異にしてよい。 More specifically, the composition for a gel polymer electrolyte may contain an oligomer containing a (meth) acrylate group, an amide group, an oxyalkylene group, a siloxane group and the like, and the functional group contained in the oligomer is the functional group. It is a functional group capable of radical polymerization reaction with the ethylenically unsaturated group contained in the first organic binder. Therefore, the oligomer and the first organic binder may be bonded to a three-dimensional structure through a radical polymerization reaction in the curing process of the composition for gel polymer electrolyte, and as a result, the adhesion between the separation membrane and the gel polymer electrolyte is improved. Can be made to. On the other hand, in the case of the present invention, the adhesion between the separation membrane and the gel polymer electrolyte is improved by the first coating layer containing the first organic binder, and of course, the second coating layer containing the second organic binder improves the adhesion between the separation membrane and the gel polymer electrolyte. The adhesive strength between the separation membrane and the electrode can also be maintained constant. Further, in the case of the separation film for a lithium secondary battery according to the present invention, the stacking order of the first and second coating layers may be different in consideration of the structure of the battery to be manufactured, the intended use, the battery manufacturing process, and the like.

このとき、前記分離膜の厚さは、0.1から20μmであってよく、好ましくは0.5から20μm、より好ましくは1.0から20μmであってよい。前記分離膜の厚さが前記厚さで形成される場合、分離膜の機械的物性と高温耐久性が一定に維持され得る。 At this time, the thickness of the separation membrane may be 0.1 to 20 μm, preferably 0.5 to 20 μm, and more preferably 1.0 to 20 μm. When the thickness of the separation membrane is formed to the thickness, the mechanical properties and high temperature durability of the separation membrane can be maintained constant.

前記基材は、多孔性基材を用いてよく、通常の多孔性基材は、電気化学素子の分離膜素材として使用可能なものであれば、特別な制限なく使用可能である。このような多孔性基材としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンナフタレンのような高分子樹脂のうち、少なくとも何れか一つで形成された不織布、又は多孔性高分子フィルム、又はこれらのうち二つ以上の積層物等があるが、特にこれに限定されるのではない。 As the substrate, a porous substrate may be used, and the ordinary porous substrate can be used without any special limitation as long as it can be used as a separation membrane material for an electrochemical element. Examples of such a porous substrate include polyolefin, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, and polyethylene naphthalene. Among the above-mentioned polymer resins, there are a non-woven fabric formed of at least one of them, a porous polymer film, or a laminate of two or more of these, but the present invention is not particularly limited thereto.

前記第1コーティング層は、ゲルポリマー電解質と分離膜との密着力を向上させるためのもので、エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む。前記エチレン性不飽和基は、前記ゲルポリマー電解質用組成物に含まれるオリゴマーとラジカル重合反応を介して結合される。 The first coating layer is for improving the adhesion between the gel polymer electrolyte and the separation membrane, and contains a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group. The ethylenically unsaturated group is bonded to the oligomer contained in the composition for gel polymer electrolyte via a radical polymerization reaction.

例えば、前記エチレン性不飽和基は、ビニル基、アクリルオキシ基及びメタアクリルオキシ基でなる群から選択される少なくとも一つ以上を含んでよい。 For example, the ethylenically unsaturated group may contain at least one selected from the group consisting of a vinyl group, an acrylic oxy group and a methacrylic oxy group.

一方、前記第1有機バインダーは、前記官能基の以外に、ハロゲン元素(F、Cl、Br、I)が少なくとも一つ以上置換されたアルキレン基、アルキレンオキシド基、ハロゲン元素(F、Cl、Br、I)が置換されたアルキレンオキシド基、イミド基、セルロイドでなる群から選択される少なくとも一つ以上を含む単位をさらに含んでよい。 On the other hand, in the first organic binder, in addition to the functional group, an alkylene group, an alkylene oxide group, and a halogen element (F, Cl, Br) in which at least one halogen element (F, Cl, Br, I) is substituted are used. , I) may further comprise a unit comprising at least one selected from the group consisting of substituted alkylene oxide groups, imide groups and celluloids.

このとき、前記エチレン性不飽和基の場合、前記単位でなる重合体主鎖の末端部又は重合体主鎖の側面部に位置してよく、付着される官能基の数や位置が特定されない。 At this time, in the case of the ethylenically unsaturated group, it may be located at the terminal portion of the polymer main chain or the side surface portion of the polymer main chain, which is the unit, and the number or position of the functional group to be attached is not specified.

例えば、前記ハロゲン元素が少なくとも一つ以上置換されたアルキレン基を含む単位は、下記化学式X-1からX-6で表される単位の中から選択される少なくとも一つ以上で表されてよい。 For example, the unit containing at least one substituted alkylene group for the halogen element may be represented by at least one selected from the units represented by the following chemical formulas X-1 to X-6.

Figure 0007045560000001
前記化学式X-1において、前記m1は、1から100の整数である。
Figure 0007045560000001
In the chemical formula X-1, the m1 is an integer from 1 to 100.

Figure 0007045560000002
前記化学式X-2において、前記m2及びm3は、それぞれ独立して1から100の整数である。
Figure 0007045560000002
In the chemical formula X-2, m2 and m3 are independently integers from 1 to 100, respectively.

例えば、アルキレンオキシド基を含む単位は、下記化学式X-3のように表されてよい。

Figure 0007045560000003
前記化学式X-3において、前記m4は、1から100の整数である。 For example, the unit containing an alkylene oxide group may be represented by the following chemical formula X-3.
Figure 0007045560000003
In the chemical formula X-3, m4 is an integer from 1 to 100.

例えば、前記ハロゲン元素が置換されたアルキレンオキシド基を含む単位は、下記化学式X-4のように表されてよい。

Figure 0007045560000004
前記化学式X-4において、前記m5は、1から100の整数である。 For example, the unit containing the alkylene oxide group substituted with the halogen element may be represented by the following chemical formula X-4.
Figure 0007045560000004
In the chemical formula X-4, m5 is an integer from 1 to 100.

例えば、前記イミド基を含む単位は、下記化学式X-5のように表されてよい。

Figure 0007045560000005
前記化学式X-5において、前記m6は、1から100の整数である。 For example, the unit containing the imide group may be represented by the following chemical formula X-5.
Figure 0007045560000005
In the chemical formula X-5, m6 is an integer from 1 to 100.

例えば、前記セルロイドを含む単位は、下記化学式X-6のように表されてよい。

Figure 0007045560000006
前記化学式X-6において、前記m7は、1から100の整数である。 For example, the unit containing the celluloid may be represented by the following chemical formula X-6.
Figure 0007045560000006
In the chemical formula X-6, m7 is an integer from 1 to 100.

具体的に、前記第1有機バインダーとして用いられる化合物は、前記化学式X-1からX-6でなる群から選択される少なくとも一つ以上の単位を含む重合体主鎖の末端部又は側面部にエチレン性不飽和基が置換されて位置する化合物である。 Specifically, the compound used as the first organic binder is formed on the terminal portion or the side surface portion of the polymer main chain containing at least one unit selected from the group consisting of the chemical formulas X-1 to X-6. It is a compound located in which an ethylenically unsaturated group is substituted.

例えば、前記化学式X-1からX-6で表される単位を含む重合体又は共重合体の場合、フリーラジカル反応等によって形成されるのが一般的である。このとき、重合反応の終結段階で末端キャッピング(end-capping)を行い、重合体又は共重合体を成す主鎖の末端部や側面部にはこれ以上重合反応が起こらないようにハロゲン元素を含む官能基、ヒドロキシ基、アルキルオキシド基及びアルキル基等を付着させる。 For example, in the case of a polymer or copolymer containing a unit represented by the chemical formulas X-1 to X-6, it is generally formed by a free radical reaction or the like. At this time, end-capping is performed at the final stage of the polymerization reaction, and a halogen element is contained in the terminal portion and the side surface portion of the main chain forming the polymer or the copolymer so that the polymerization reaction does not occur any more. A functional group, a hydroxy group, an alkyl oxide group, an alkyl group, etc. are attached.

例えば、ハロゲン元素を含む官能基で末端を処理する場合には、末端キャッピング(end-capping)剤として塩化ナトリウム(NaCl)等のようなハロゲン化合物が用いられてよいが、前記の方法に限定されるのではなく、末端キャッピング剤の種類もまた前記物質に限定されない。 For example, when the terminal is treated with a functional group containing a halogen element, a halogen compound such as sodium chloride (NaCl) may be used as the end-capping agent, but the method is limited to the above method. However, the type of terminal capping agent is also not limited to the above-mentioned substances.

例えば、前記末端部又は側面部にハロゲン元素等が位置する場合、(メタ)アクリレート化合物又はビニル化合物等と反応させると、前記末端部のハロゲン元素が(メタ)アクリルオキシ基又はビニル基等のようにエチレン性不飽和基で置換される。前記反応を介してエチレン性不飽和基を有する第1有機バインダーを製造できる。 For example, when a halogen element or the like is located at the terminal portion or the side surface portion, when it is reacted with a (meth) acrylate compound or a vinyl compound or the like, the halogen element at the terminal portion becomes a (meth) acrylic oxy group or a vinyl group or the like. Is substituted with an ethylenically unsaturated group. A first organic binder having an ethylenically unsaturated group can be produced through the reaction.

前記第1有機バインダーは、前記第1コーティング層に単独で用いられるか、前記第1コーティング層100重量部に対して、1重量部から80重量部、好ましくは5重量部から60重量部、より好ましくは5重量部から40重量部で含まれてよい。前記第1有機バインダーが前記範囲内に含まれる場合、ゲルポリマー電解質と一定水準以上に結合力を維持できる。 The first organic binder may be used alone for the first coating layer, or 1 part by weight to 80 parts by weight, preferably 5 parts by weight to 60 parts by weight, based on 100 parts by weight of the first coating layer. It may be preferably contained in an amount of 5 to 40 parts by weight. When the first organic binder is contained in the above range, the binding force with the gel polymer electrolyte can be maintained above a certain level.

一方、前記第1コーティング層は、前記第1有機バインダーの以外に無機物粒子をさらに含んでよく、その含量は、前記第1コーティング層の前記第1有機バインダーを除いた残部に含まれてよい。無機物粒子に対しては、下記でより具体的に説明する。 On the other hand, the first coating layer may further contain inorganic particles in addition to the first organic binder, and the content thereof may be contained in the rest of the first coating layer excluding the first organic binder. Inorganic particles will be described more specifically below.

前記第2コーティング層は、分離膜基材の耐久性を強化し、積層順序によって工程性向上のために基材表面に直ちに形成されるか、ラミネーション工程等を経る場合、前記第1コーティング層上に形成され、前記第1コーティング層が高温に露出されることを防止するためのもので、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む。 The second coating layer enhances the durability of the separation film base material and is immediately formed on the surface of the base material in order to improve the processability depending on the stacking order, or when it undergoes a lamination step or the like, it is on the first coating layer. The first coating layer is formed in the above and is for preventing the first coating layer from being exposed to a high temperature, and contains a second organic binder and inorganic particles.

前記第2有機バインダーは、無機物粒子を固定させるために用いられるものである。 The second organic binder is used for immobilizing inorganic particles.

前記第2有機バインダーは、通常のバインダーを用いてよい。より具体的には、前記第2有機バインダーは、ハロゲン元素(F、Cl、Br、I)が少なくとも一つ以上置換されたアルキレン基、アルキレンオキシド基、ハロゲン元素(F、Cl、Br、I)が置換されたアルキレンオキシド基、イミド基、セルロイドでなる群から選択される少なくとも一つ以上を含む単位を含む重合体を含んでよい。 As the second organic binder, a normal binder may be used. More specifically, the second organic binder contains an alkylene group, an alkylene oxide group, and a halogen element (F, Cl, Br, I) in which at least one halogen element (F, Cl, Br, I) is substituted. May include polymers containing at least one unit selected from the group consisting of substituted alkylene oxide groups, imide groups, and celluloids.

例えば、前記第2有機バインダーは、化学式X-1からX-6でなる群から選択される少なくとも一つ以上の単位を含む重合体を含んでよく、前記化学式X-1からX-6に対しては、前述したものと同一であるため、その記載を省略する。 For example, the second organic binder may contain a polymer containing at least one unit selected from the group consisting of the chemical formulas X-1 to X-6, with respect to the chemical formulas X-1 to X-6. Since it is the same as the above-mentioned one, the description thereof will be omitted.

例えば、前記第2有機バインダーとしては、ポリビニリデンフルオリド-ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(PVDF-co-HFP)、ポリビニリデンフルオリド(polyvinylidenefluoride)等が含まれてよいが、前記の種類に限定されるのではない。 For example, the second organic binder may include polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, etc., but is limited to the above-mentioned types. is not it.

一方、前記第2有機バインダーとしては、前記化学式で表される単位を含む重合体の以外に通常用いられるポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile)、ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate)、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル酸、エチレン-プロピレン-ジエンモノマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴムをはじめとする多様な共重合体等が用いられてよい。 On the other hand, as the second organic binder, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, which are usually used in addition to the polymer containing the unit represented by the chemical formula. , Hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR), fluororubber, etc. Various copolymers and the like may be used.

前記第2有機バインダーは、前記第2コーティング層100重量部に対して、1重量部から80重量部、好ましくは5重量部から60重量部、より好ましくは5重量部から40重量部で含まれてよい。前記第2有機バインダーが前記範囲内に含まれる場合、無機物粒子の脱離を防止し、接着力及び機械的性能も一定水準以上に維持できる。 The second organic binder is contained in an amount of 1 part to 80 parts by weight, preferably 5 parts by weight to 60 parts by weight, and more preferably 5 parts by weight to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the second coating layer. You can do it. When the second organic binder is contained within the above range, the detachment of the inorganic particles can be prevented, and the adhesive strength and the mechanical performance can be maintained at a certain level or higher.

前記無機物粒子は、粒子間の空き空間(interstitial volume)を形成してマイクロ単位の気孔を形成する役割を行うとともに物理的形態を維持できる一種のスペーサー(spacer)の役割を兼ねる。また、前記無機物粒子は、リチウムイオンを伝達及び移動させることができるため、リチウムイオン伝導度を向上させることができる。このとき、無機物粒子の大きさ、無機物粒子の含量及び無機物粒子と高分子の組成を調節することで、マイクロ単位の気孔を形成でき、また気孔の大きさ及び気孔度を調節できる。 The inorganic particles play a role of forming an interstitial volume between particles to form pores of micro units, and also serve as a kind of spacer capable of maintaining a physical form. Further, since the inorganic particles can transmit and move lithium ions, the lithium ion conductivity can be improved. At this time, by adjusting the size of the inorganic particles, the content of the inorganic particles, and the composition of the inorganic particles and the polymer, pores in micro units can be formed, and the size and degree of pores can be adjusted.

前記無機物粒子は、当業界において通常用いられる無機物粒子を含んでよい。例えば、前記無機物粒子は、Si、Al、Ti、Zr、Sn、Ce、Mg、Ca、Zn、Y、Pb、Ba、Hf、及びSrでなる群から選択された少なくとも一つ以上の元素を含んでよく、好ましくは、Si、Al、Ti及びZrでなる群から選択された少なくとも一つ以上の元素を含んでよい。 The inorganic particles may contain inorganic particles commonly used in the art. For example, the inorganic particles contain at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Sn, Ce, Mg, Ca, Zn, Y, Pb, Ba, Hf, and Sr. It may contain at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ti and Zr.

より具体的には、前記無機物粒子は、SiO、Al、TiO、ZrO、SnO、CeO、MgO、CaO、ZnO、Y、Pb(Zr、Ti)O(PZT)、Pb(1-a1)Laa1Zr(1-b1)Tib1(0≦a1≦1、0≦b1≦1、PLZT)、PB(MgNb2/3)O-PbTiO(PMN-PT)、BaTiO、HfO(hafnia)、SrTiO等があり、前記並べられた無機物は、一般的に200℃以上の高温になっても物理的特性が変わらない特性を有している。より好ましくは、前記無機物粒子は、SiO、Al、TiO及びZrOでなる群から選択された少なくとも一つ以上の無機物を含んでよい。 More specifically, the inorganic particles include SiO 2 , Al 2 O 3 , TIO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, CaO, ZnO, Y 2 O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 . (PZT), Pb (1-a1) La a1 Zr (1-b1) Ti b1 O 3 (0 ≦ a1 ≦ 1, 0 ≦ b1 ≦ 1, PLZT), PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 - There are PbTiO 3 (PMN-PT), BaTiO 3 , HfO 2 (hafnia), SrTiO 3 , etc., and the above-arranged inorganic substances generally have the property that their physical properties do not change even at a high temperature of 200 ° C. or higher. Have. More preferably, the inorganic particles may contain at least one or more inorganic substances selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 and ZrO 2 .

前記無機物粒子は、前記第2コーティング層100重量部に対して、前記第2有機バインダーを除いた残部に含まれてよい。 The inorganic particles may be contained in 100 parts by weight of the second coating layer in the balance excluding the second organic binder.

<リチウム二次電池用分離膜製造方法>
次に、本発明によるリチウム二次電池用分離膜の製造方法に対して説明する。本発明によるリチウム二次電池用分離膜は、基材の表面にエチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層と、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層とを形成する段階を経て製造される。
<Manufacturing method of separation membrane for lithium secondary battery>
Next, a method for manufacturing a separation membrane for a lithium secondary battery according to the present invention will be described. The separation film for a lithium secondary battery according to the present invention includes a first coating layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group on the surface of a base material, and a second coating layer containing a second organic binder and inorganic particles. It is manufactured through the steps of forming.

例えば、前記基材上に前記第1コーティング層を形成した後、前記第1コーティング層上に第2コーティング層を形成してよい。他の例として、前記基材上に前記第2コーティング層を形成した後、前記第2コーティング層上に第1コーティング層を形成してよい。 For example, after forming the first coating layer on the substrate, a second coating layer may be formed on the first coating layer. As another example, after forming the second coating layer on the substrate, the first coating layer may be formed on the second coating layer.

一方、前記第1、2のコーティング層の形成順によって、基材/第1コーティング層/第2コーティング層、又は、基材/第2コーティング層/第1コーティング層順に積層されたリチウム二次電池用分離膜が形成されてよい。前記それぞれの積層順序を異にする理由に対しては、既に説明したため、その記載を省略する。 On the other hand, depending on the order of formation of the first and second coating layers, a lithium secondary battery laminated in the order of base material / first coating layer / second coating layer or base material / second coating layer / first coating layer. A separation film may be formed. Since the reasons for different stacking orders have already been described, the description thereof will be omitted.

第1コーティング層は、40℃から110℃、好ましくは50℃から110℃、より好ましくは60℃から110℃の温度条件下で形成されてよい。前記第1コーティング層を前記温度条件下で形成すれば、エチレン性不飽和基の損傷を最小化しつつもコーティングが容易に行われ得る。 The first coating layer may be formed under temperature conditions of 40 ° C. to 110 ° C., preferably 50 ° C. to 110 ° C., more preferably 60 ° C. to 110 ° C. If the first coating layer is formed under the temperature conditions, the coating can be easily performed while minimizing the damage of the ethylenically unsaturated group.

より具体的には、エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層組成物を製造する。このとき、前記第1有機バインダーの以外に溶媒として有機溶媒等を用いてよい。例えば、N-メチルピロール、アセトン等を用いてよいが、前記溶媒の種類に限定されるのではない。前記溶媒は、前記第1有機バインダーを含む固形分の含量が前記第1コーティング層組成物の全体100重量部対比10重量部から50重量部、好ましくは10重量部から40重量部になるように含まれてよい。前記範囲内に溶媒が含まれる場合、塗布が容易であり、工程性が向上され得る。 More specifically, a first coating layer composition containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group is produced. At this time, an organic solvent or the like may be used as the solvent in addition to the first organic binder. For example, N-methylpyrrole, acetone and the like may be used, but the solvent is not limited to the type. The solvent contains 10 parts by weight to 50 parts by weight, preferably 10 parts by weight to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the whole first coating layer composition. May be included. When the solvent is contained in the above range, the coating is easy and the processability can be improved.

前記第2コーティング層は、120℃から200℃、好ましくは120℃から190℃、より好ましくは120℃から180℃の温度条件下で形成されてよい。前記第2コーティング層を前記温度条件下で形成すれば、分離膜の損傷を防止できつつも、前記コーティング層の形成工程時に用いられる溶媒を効果的に除去できる。 The second coating layer may be formed under temperature conditions of 120 ° C to 200 ° C, preferably 120 ° C to 190 ° C, more preferably 120 ° C to 180 ° C. If the second coating layer is formed under the temperature conditions, the solvent used in the step of forming the coating layer can be effectively removed while preventing damage to the separation film.

より具体的には、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層組成物を製造する。このとき、前記第2有機バインダー及び無機物粒子以外に溶媒として通常分離膜コーティングに用いられる溶媒を用いてよい。例えば、N-メチルピロール等を用いてよい。前記溶媒は、前記第2有機バインダー及び無機物粒子を含む固形分の含量が、前記第2コーティング層組成物の全体100重量部対比10重量部から50重量部、好ましくは10重量部から40重量部となるように含まれてよい。前記範囲内に溶媒が含まれる場合、塗布が容易であり、工程性を一定水準以上に維持できる。 More specifically, a second coating layer composition containing a second organic binder and inorganic particles is produced. At this time, in addition to the second organic binder and the inorganic particles, a solvent usually used for separation membrane coating may be used as a solvent. For example, N-methylpyrrole or the like may be used. The solvent contains 10 parts by weight to 50 parts by weight, preferably 10 parts by weight to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the whole of the second coating layer composition. It may be included so as to be. When the solvent is contained in the above range, the coating is easy and the processability can be maintained at a certain level or higher.

<リチウム二次電池>
次に、本発明によるリチウム二次電池に対して説明する。本発明のまた他の実施形態によるリチウム二次電池は、電極組立体及びゲルポリマー電解質を含む。
<Lithium secondary battery>
Next, the lithium secondary battery according to the present invention will be described. Lithium secondary batteries according to yet another embodiment of the present invention include an electrode assembly and a gel polymer electrolyte.

より具体的には、前記電極組立体は、少なくとも一つ以上の正極、少なくとも一つ以上の負極、前記正極と負極との間に介在される少なくとも一つ以上の第1分離膜を含む少なくとも一つ以上の単位セル、及び、前記単位セルの間に介在される第2分離膜を含む。このとき、前記第1分離膜及び第2分離膜は、前記分離膜を用いるため、これに対する内容は前述した内容と同一であるところ、具体的な説明を省略する。 More specifically, the electrode assembly comprises at least one positive electrode, at least one negative electrode, and at least one first separation membrane interposed between the positive electrode and the negative electrode. It includes one or more unit cells and a second separation membrane interposed between the unit cells. At this time, since the first separation membrane and the second separation membrane use the separation membrane, the content thereof is the same as the above-mentioned content, but a specific description thereof will be omitted.

前記正極は、正極集電体上に正極活物質、電極用バインダー、導電材及び溶媒等を含む正極活物質スラリーをコーティングして製造してよい。 The positive electrode may be produced by coating a positive electrode current collector with a positive electrode active material slurry containing a positive electrode active material, a binder for electrodes, a conductive material, a solvent, and the like.

前記正極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば、特に制限されるのではなく、例えば、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、又はアルミニウムやステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀等で表面処理したもの等が用いられてよい。 The positive current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without inducing a chemical change in the battery, and is, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or. A surface-treated aluminum or stainless steel surface with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used.

前記正極活物質は、リチウムの可逆的なインターカレーション及びデインターカレーションの可能な化合物であって、具体的には、コバルト、マンガン、ニッケル又はアルミニウムのような1種以上の金属とリチウムを含むリチウム複合金属酸化物を含んでよい。より具体的には、前記リチウム複合金属酸化物は、リチウム-マンガン系酸化物(例えば、LiMnO、LiMn等)、リチウム-コバルト系酸化物(例えば、LiCoO等)、リチウム-ニッケル系酸化物(例えば、LiNiO等)、リチウム-ニッケル-マンガン系酸化物(例えば、LiNi1-Y1MnY1(ここで、0<Y1<1)、LiMn2-z1Niz1(ここで、0<Z1<2)等)、リチウム-ニッケル-コバルト系酸化物(例えば、LiNi1-Y2CoY2(ここで、0<Y2<1)等)、リチウム-マンガン-コバルト系酸化物(例えば、LiCo1-Y3MnY3(ここで、0<Y3<1)、LiMn2-z2Coz2(ここで、0<Z2<2)等)、リチウム-ニッケル-マンガン-コバルト系酸化物(例えば、Li(Nip1Coq1Mnr1)O(ここで、0<p1<1、0<q1<1、0<r1<1、p1+q1+r1=1)又はLi(Nip2Coq2Mnr2)O(ここで、0<p2<2、0<q2<2、0<r2<2、p2+q2+r2=2)等)、又はリチウム-ニッケル-コバルト-遷移金属(M)酸化物(例えば、Li(Nip3Coq3Mnr3S1)O(ここで、Mは、Al、Fe、V、Cr、Ti、Ta、Mg及びMoでなる群から選択され、p3、q3、r3及び、s1は、それぞれ独立的な元素の原子分率であって、0<p3<1、0<q3<1、0<r3<1、0<s1<1、p3+q3+r3+s1=1である)等)等が挙げられ、これらのうち何れか一つ又は二つ以上の化合物が含まれてよい。 The positive electrode active material is a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium, specifically, one or more metals such as cobalt, manganese, nickel or aluminum and lithium. It may contain a lithium composite metal oxide containing. More specifically, the lithium composite metal oxide is a lithium-manganese oxide (for example, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 or the like), a lithium-cobalt oxide (for example, LiCoO 2 or the like), or a lithium-nickel. System oxides (eg LiNiO 2 etc.), Lithium-nickel-manganese oxides (eg LiNi 1-Y1 Mn Y1 O 2 (here 0 <Y1 <1), LiMn 2-z1 Ni z1 O 4 (eg, LiMn 2-z1 Ni z1 O 4) Here, 0 <Z1 <2), etc.), lithium-nickel-cobalt oxide (for example, LiNi 1-Y2 Co Y2 O 2 (here, 0 <Y2 <1), etc.), lithium-manganese-cobalt system. Oxides (eg, LiCo 1-Y3 Mn Y3 O 2 (here 0 <Y3 <1), LiMn 2-z2 Coz2 O 4 (here 0 <Z2 <2), etc.), lithium-nickel-manganese -Cobalt oxide (eg, Li (Ni p1 Co q1 Mn r1 ) O 2 (where 0 <p1 <1, 0 <q1 <1, 0 <r1 <1, p1 + q1 + r1 = 1) or Li (Ni p2 ) Co q2 Mn r2 ) O 4 (where 0 <p2 <2, 0 <q2 <2, 0 <r2 <2, p2 + q2 + r2 = 2), etc.), or lithium-nickel-cobalt-transition metal (M) oxide (For example, Li (Ni p3 Co q3 Mn r3 M S1 ) O 2 (Here, M is selected from the group consisting of Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg and Mo, and p3, q3, r3. And, s1 is an atomic fraction of each independent element, and 0 <p3 <1, 0 <q3 <1, 0 <r3 <1, 0 <s1 <1, p3 + q3 + r3 + s1 = 1), etc.) Etc., and any one or more of these compounds may be contained.

この中でも電池の容量特性及び安定性を高めることができるという点で、前記リチウム複合金属酸化物は、LiCoO、LiMnO、LiNiO、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(例えば、Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O、Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O、又はLi(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O等)、又はリチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(例えば、LiNi0.8Co0.15Al0.05等)等であってよく、リチウム複合金属酸化物を形成する構成元素の種類及び含量比の制御による顕著な改善効果を考慮する時、前記リチウム複合金属酸化物は、Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O、Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O、Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O又はLi(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O等であってよく、これらのうち何れか一つ又は二つ以上の混合物が用いられてよい。 Among these, the lithium composite metal oxide is LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , or lithium nickel manganese cobalt oxide (for example, Li (Ni 0.6 )) in that the capacity characteristics and stability of the battery can be improved. Mn 0.2 Co 0.2 ) O 2 , Li (Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 ) O 2 , or Li (Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 ) O 2 etc.) , Or lithium nickel-cobalt aluminum oxide (for example, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 etc.), and control of the type and content ratio of the constituent elements forming the lithium composite metal oxide. When considering the remarkable improvement effect due to, the lithium composite metal oxide is Li (Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 ) O 2 , Li (Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 ). ) O 2 , Li (Ni 0.7 Mn 0.15 Co 0.15 ) O 2 or Li (Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 ) O 2 or the like, and any of these. One or more mixtures may be used.

前記正極活物質は、正極活物質スラリー中で溶媒を除いた固形物の全体重量を基準に60重量%から98重量%、好ましくは70重量%から98重量%、より好ましくは80重量%から98重量%で含まれてよい。 The positive electrode active material is 60% by weight to 98% by weight, preferably 70% by weight to 98% by weight, more preferably 80% by weight to 98% by weight, based on the total weight of the solid matter excluding the solvent in the positive electrode active material slurry. May be included in% by weight.

前記電極用バインダーは、活物質と導電材等の結合と集電体に対する結合に助力する成分である。具体的に、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン-ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレン-ブタジエンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体等が挙げられる。通常前記電極用バインダーは、正極活物質スラリー中で溶媒を除いた固形物の全体重量を基準に1重量%から20重量%、好ましくは1重量%から15重量%、より好ましくは1重量%から10重量%で含まれてよい。 The binder for electrodes is a component that assists in binding an active material to a conductive material or the like and to a current collector. Specifically, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene (PE), polypropylene, ethylene-propylene-dienter polymer (EPDM). , Sulfated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluororubber, various copolymers and the like. Usually, the binder for an electrode is from 1% by weight to 20% by weight, preferably from 1% by weight to 15% by weight, more preferably from 1% by weight, based on the total weight of the solid matter excluding the solvent in the positive electrode active material slurry. It may be contained in 10% by weight.

前記導電材は、正極活物質の導電性をさらに向上させるための成分である。前記導電材は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば、特に制限されるのではなく、例えば、グラファイト;カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等の炭素系物質;炭素繊維や金属繊維等の導電性繊維;フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末等の金属粉末;酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー;酸化チタン等の導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体等の導電性素材等が用いられてよい。市販されている導電材の具体的な例としては、アセチレンブラック系列であるシェブロンケミカルカンパニー(Chevron Chemical Company)やデンカブラック(Denka Singapore Private Limited)、ガルフオイルカンパニー(Gulf Oil Company)製品等)、ケッチェンブラック(Ketjenblack)、EC系列(アルマックカンパニー(Armak Company)製品)、バルカン(Vulcan)XC-72(カボットカンパニー(Cabot Company)製品)及びスーパー(Super)P(Timcal社製品)等がある。前記導電材は、正極活物質スラリー中で溶媒を除いた固形物の全体重量を基準に1から20重量%、好ましくは1から15重量%、より好ましくは1から10重量%で含まれてよい。 The conductive material is a component for further improving the conductivity of the positive electrode active material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without inducing a chemical change in the battery. For example, graphite; carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, etc. Carbon-based substances such as furnace black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; metal powder such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used. Specific examples of commercially available conductive materials include Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company products, etc., which are acetylene black series. There are Chevron Black, EC series (Armak Company products), Vulcan XC-72 (Cabot Company products) and Super P (Timecal products). The conductive material may be contained in the positive electrode active material slurry in an amount of 1 to 20% by weight, preferably 1 to 15% by weight, more preferably 1 to 10% by weight based on the total weight of the solid matter excluding the solvent. ..

前記溶媒は、NMP(N-メチル-2-ピロリドン(N-methyl-2-pyrrolidone))等の有機溶媒を含んでよく、前記正極活物質、及び選択的にバインダー及び導電材等を含む時、好ましい粘度になる量で用いられてよい。例えば、正極活物質、及び選択的にバインダー及び導電材を含む固形分の濃度が60重量%から95重量%、好ましくは70重量%から95重量%、より好ましくは70重量%から90重量%になるように含まれてよい。 The solvent may contain an organic solvent such as NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), and when the positive electrode active material and optionally a binder, a conductive material and the like are contained. It may be used in an amount that gives a preferable viscosity. For example, the concentration of the positive electrode active material and optionally the solid content containing the binder and the conductive material is 60% by weight to 95% by weight, preferably 70% by weight to 95% by weight, more preferably 70% by weight to 90% by weight. May be included to be.

前記負極は、例えば、負極集電体上に負極活物質、電極用バインダー、導電材及び溶媒等を含む負極活物質スラリーをコーティングして製造してよい。 The negative electrode may be manufactured, for example, by coating a negative electrode current collector with a negative electrode active material slurry containing a negative electrode active material, a binder for electrodes, a conductive material, a solvent, and the like.

前記負極集電体は、一般的に3から500μmの厚さを有する。このような負極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発することなく高い導電性を有するものであれば、特に制限されるのではなく、例えば、銅、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅やステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀等で表面処理したもの、アルミニウム-カドミウム合金等が用いられてよい。また、表面に微細な凹凸を形成し負極活物質の結合力を強化させてもよく、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体等多様な形態で用いられてよい。 The negative electrode current collector generally has a thickness of 3 to 500 μm. Such a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without inducing a chemical change in the battery, and is not particularly limited, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium. , A surface-treated surface of calcined carbon, copper or stainless steel with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy or the like may be used. Further, fine irregularities may be formed on the surface to strengthen the bonding force of the negative electrode active material, and the film, sheet, foil, net, porous body, foam, non-woven fabric and the like may be used in various forms.

前記負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質材料;リチウム含有チタン複合酸化物(LTO)、Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni又はFeである金属類(Me);前記金属類(Me)で構成された合金類;前記金属類(Me)の酸化物(MeOx);及び前記金属類(Me)と炭素との複合体でなる群から選択された1種又は2種以上の負極活物質が挙げられる。 Examples of the negative electrode active material include natural graphite, artificial graphite, and carbonaceous materials; metals such as lithium-containing titanium composite oxide (LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, and Fe (Me). ); Alloys composed of the metals (Me); Oxides (MeOx) of the metals (Me); and one selected from the group consisting of a composite of the metals (Me) and carbon. Alternatively, two or more kinds of negative electrode active materials can be mentioned.

前記負極活物質は、負極活物質スラリー中で溶媒を除いた固形物の全体重量を基準に60重量%から98重量%、好ましくは70重量%から98重量%、より好ましくは80重量%から98重量%で含まれてよい。 The negative electrode active material is 60% by weight to 98% by weight, preferably 70% by weight to 98% by weight, more preferably 80% by weight to 98% by weight, based on the total weight of the solid matter excluding the solvent in the negative electrode active material slurry. May be included in% by weight.

前記電極用バインダー、導電材及び溶媒に対する内容は、前述した内容と同一であるため、具体的な説明を省略する。 Since the contents of the binder for electrodes, the conductive material and the solvent are the same as those described above, specific description thereof will be omitted.

前記ゲルポリマー電解質は、(メタ)アクリレート基を含むオリゴマーが重合されて形成される。前記(メタ)アクリレート基が含まれているオリゴマーを用いる場合、前記第1コーティング層に含まれた第1有機バインダーとラジカル重合反応を形成して3次元構造のポリマーネットワークを形成できる。 The gel polymer electrolyte is formed by polymerizing an oligomer containing a (meth) acrylate group. When the oligomer containing the (meth) acrylate group is used, a polymer network having a three-dimensional structure can be formed by forming a radical polymerization reaction with the first organic binder contained in the first coating layer.

例えば、前記オリゴマーは、オキシアルキレン基をさらに含んでよい。具体的に、前記オリゴマーは、下記化学式1で表されるものであってよい。 For example, the oligomer may further contain an oxyalkylene group. Specifically, the oligomer may be represented by the following chemical formula 1.

Figure 0007045560000007
Figure 0007045560000007

前記化学式1において、前記A及びA’は、それぞれ独立して(メタ)アクリレート基を含む単位であり、前記Cは、オキシアルキレン基を含む単位である。 In the chemical formula 1, A and A'are units each independently containing a (meth) acrylate group, and C 1 is a unit containing an oxyalkylene group.

具体的に、前記単位A及びA’は、オリゴマーが重合され得るように(メタ)アクリレート基を含む単位である。(メタ)アクリレート基を含む場合、前記第1有機バインダーに含まれたエチレン性不飽和基と反応してポリマーネットワークを形成できる。前記単位A及びA’は、単官能性又は多官能性(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリル酸を含む単量体から誘導されてよい。 Specifically, the units A and A'are units containing a (meth) acrylate group so that the oligomer can be polymerized. When it contains a (meth) acrylate group, it can react with the ethylenically unsaturated group contained in the first organic binder to form a polymer network. The units A and A'may be derived from a monomer containing monofunctional or polyfunctional (meth) acrylate or (meth) acrylic acid.

例えば、前記単位A及びA’は、それぞれ独立して下記化学式A-1から化学式A-5で表される単位のうち少なくとも一つ以上を含んでよい。 For example, the units A and A'may independently contain at least one of the units represented by the following chemical formulas A-1 to A-5.

Figure 0007045560000008
Figure 0007045560000008

Figure 0007045560000009
Figure 0007045560000009

Figure 0007045560000010
Figure 0007045560000010

Figure 0007045560000011
Figure 0007045560000011

Figure 0007045560000012
Figure 0007045560000012

前記単位C1は、化学式C1-1で表される単位を含んでよい。

Figure 0007045560000013
前記化学式C-1において、Rは、炭素数1から10の置換又は非置換された直鎖状又は分枝鎖状アルキレン基であり、k1は、1から30の整数である。 The unit C1 may include a unit represented by the chemical formula C1-1.
Figure 0007045560000013
In the chemical formula C 1-1, R is a substituted or substituted linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and k1 is an integer of 1 to 30.

また他の例として、前記化学式C-1において、前記Rは、それぞれ独立して-CHCH-又は-CHCHCH-であってよい。 As another example, in the chemical formula C 1-1 , the R may be independently -CH 2 CH 2- or -CHCH 3 CH 2- .

例えば、本発明の一実施形態によれば、前記オリゴマーは、下記化学式1-1から化学式1-5でなる群から選択された少なくとも一つ以上の化合物であってよい。

Figure 0007045560000014
前記化学式1-1において、前記n1は、1から20,000の整数である。 For example, according to one embodiment of the present invention, the oligomer may be at least one compound selected from the group consisting of the following chemical formulas 1-1 to 1-5.
Figure 0007045560000014
In the chemical formula 1-1, n1 is an integer of 1 to 20,000.

Figure 0007045560000015
前記化学式1-2において、前記n2は、1から20,000の整数である。
Figure 0007045560000015
In the chemical formula 1-2, the n2 is an integer of 1 to 20,000.

Figure 0007045560000016
前記化学式1-3において、前記n3は、1から20,000の整数である。
Figure 0007045560000016
In the chemical formula 1-3, the n3 is an integer of 1 to 20,000.

Figure 0007045560000017
前記化学式1-4において、前記n4は、1から20,000の整数である。
Figure 0007045560000017
In the chemical formula 1-4, the n4 is an integer of 1 to 20,000.

Figure 0007045560000018
前記化学式1-5において、前記n5は、1から20,000の整数である。
Figure 0007045560000018
In the chemical formula 1-5, the n5 is an integer of 1 to 20,000.

前記化学式1-1から1-5において、前記n1からn5は、それぞれ独立して1から20,000の整数であり、好ましくは、それぞれ1から10,000の整数、より好ましくは、それぞれ1から5,000の整数である。 In the chemical formulas 1-1 to 1-5, n1 to n5 are independently integers of 1 to 20,000, preferably integers of 1 to 10,000, and more preferably 1 to 1, respectively. It is an integer of 5,000.

また他の例として、前記オリゴマーは、下記化学式2で表されるものであってよい。

Figure 0007045560000019
As another example, the oligomer may be represented by the following chemical formula 2.
Figure 0007045560000019

前記化学式2において、前記A及びA’は、それぞれ独立して(メタ)アクリレート基を含む単位であって、前記記載されたものと同一であり、前記B及びB’は、それぞれ独立してアミド基を含む単位であり、前記C及びC’は、それぞれ独立してオキシアルキレン基を含む単位であり、前記Dは、シロキサン基を含む単位であり、lは、1から200の整数である。 In the chemical formula 2, A and A'are units each independently containing a (meth) acrylate group and are the same as those described above, and B and B'are independently amides. A unit containing a group, C 2 and C 2'are units containing an oxyalkylene group independently, D is a unit containing a siloxane group, and l is an integer from 1 to 200. be.

一方、前記lは、好ましくは10から200の整数、より好ましくは1から150の整数であってよい。lが前記範囲内の場合、オリゴマーによって形成されるポリマーの機械的物性が高く、且つ、流動性が一定水準以上に維持されて電池内部に均一に分散され、濡れ性が一定水準以上に維持され得る。 On the other hand, l may be preferably an integer of 10 to 200, more preferably an integer of 1 to 150. When l is within the above range, the mechanical properties of the polymer formed by the oligomer are high, the fluidity is maintained above a certain level and uniformly dispersed inside the battery, and the wettability is maintained above a certain level. obtain.

また、前記単位B及びB’は、それぞれ独立してアミド基を含む単位であり、ポリマー電解質の具現において、イオン伝達特性を調節し、機械的物性を付与するためのものである。例えば、前記単位B及びB’は、それぞれ独立して下記化学式B-1で表される単位を含んでよい。 Further, the units B and B'are units each independently containing an amide group, and are for adjusting the ion transfer characteristics and imparting mechanical properties in the realization of the polymer electrolyte. For example, the units B and B'may independently contain units represented by the following chemical formula B-1.

Figure 0007045560000020
Figure 0007045560000020

前記化学式B-1において、R’’は、炭素数1から10の直鎖状又は非直鎖状のアルキレン基、炭素数3から10の置換又は非置換されたシクロアルキレン基、炭素数6から20の置換又は非置換されたビシクロアルキレン基、炭素数6から20の置換又は非置換されたアリーレン基、下記化学式R’’-1で表される単位及び下記化学式R’’-2で表される単位でなる群から選択された少なくとも一つである。 In the chemical formula B-1, R ″ is derived from a linear or non-linear alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, and 6 carbon atoms. 20 substituted or unsubstituted bicycloalkylene group, substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 20 carbon atoms, a unit represented by the following chemical formula R''-1 and the following chemical formula R''-2. At least one selected from the group consisting of units.

Figure 0007045560000021
Figure 0007045560000021

Figure 0007045560000022
Figure 0007045560000022

また他の例として、前記化学式B-1において、前記R’’は、下記化学式R’’-3からR’’-8で表される単位のうち少なくとも一つ以上を含んでよい。 As another example, in the chemical formula B-1, the R ″ may contain at least one of the units represented by the following chemical formulas R ″ -3 to R ″ -8.

Figure 0007045560000023
Figure 0007045560000023

Figure 0007045560000024
Figure 0007045560000024

Figure 0007045560000025
Figure 0007045560000025

Figure 0007045560000026
Figure 0007045560000026

Figure 0007045560000027
Figure 0007045560000027

Figure 0007045560000028
Figure 0007045560000028

また、本発明のポリマー電解質の具現において、前記単位C及びC’は、それぞれ独立してオキシアルキレン基を含む単位である。前記単位C及びC’は、ポリマーネットワーク内での塩の解離及びイオン伝達能力を調節するために用いられる。 Further, in the realization of the polymer electrolyte of the present invention, the units C 2 and C 2'are independent units containing an oxyalkylene group. The units C 2 and C 2'are used to regulate salt dissociation and ion transfer capacity within the polymer network.

例えば、前記単位C及びC’は、それぞれ独立して化学式C-1で表される単位を含んでよい。 For example, the units C 2 and C 2'may independently contain units represented by the chemical formula C 2-1 .

Figure 0007045560000029
前記化学式C-1において、R’は、炭素数1から10の置換又は非置換された直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン基であり、k2は、1から30の整数である。
Figure 0007045560000029
In the chemical formula C2-1, R'is a substituted or substituted linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and k2 is an integer of 1 to 30.

また他の例として、前記化学式C2-1において、前記R’は、-CHCH-又は-CHCHCH-であってよい。 As another example, in the chemical formula C2-1, the R'may be -CH 2 CH 2- or -CHCH 3 CH 2- .

また、前記単位Dは、シロキサン基を含む機械的物性と分離膜との親和力を調節するためのものである。具体的に、ポリマーネットワーク内でアミド結合による硬い構造領域以外の柔軟性を確保するための構造を形成できる。 Further, the unit D is for adjusting the mechanical properties containing a siloxane group and the affinity with the separation membrane. Specifically, it is possible to form a structure in the polymer network for ensuring flexibility other than the hard structural region due to the amide bond.

例えば、前記単位Dは、化学式D-1で表される単位を含んでよい。

Figure 0007045560000030
For example, the unit D may include a unit represented by the chemical formula D-1.
Figure 0007045560000030

前記化学式D-1において、R及びRは、炭素数1から5の直鎖状又は非直鎖状のアルキレン基であり、R、R、R及びRは、それぞれ独立して水素、炭素数1から5のアルキル基又は炭素数6から12のアリール基であり、g1は、1から400の整数である。一方、前記g1は、好ましくは1から300の整数、より好ましくは1から200の整数であってよい。 In the chemical formula D-1, R 1 and R 2 are linear or non-linear alkylene groups having 1 to 5 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independent of each other. It is a hydrocarbon, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and g1 is an integer of 1 to 400. On the other hand, the g1 may be preferably an integer of 1 to 300, more preferably an integer of 1 to 200.

また他の例として、前記単位Dは、下記化学式D-2で表される単位を含んでよい。

Figure 0007045560000031
As another example, the unit D may include a unit represented by the following chemical formula D-2.
Figure 0007045560000031

前記化学式D-2において、R、R、R及びRは、それぞれ独立して水素、炭素数1から5のアルキル基又は炭素数6から12のアリール基であり、g2は、1から400の整数、好ましくは1から300の整数、より好ましくは1から200の整数であってよい。 In the chemical formula D-2, R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, respectively, and g2 is 1 It may be an integer from to 400, preferably an integer from 1 to 300, and more preferably an integer from 1 to 200.

より具体的には、前記D-1は、下記化学式D-3及びD-4で表される単位の中から選択される少なくとも一つ以上であってよい。 More specifically, the D-1 may be at least one selected from the units represented by the following chemical formulas D-3 and D-4.

Figure 0007045560000032
Figure 0007045560000032

Figure 0007045560000033
Figure 0007045560000033

前記化学式D-3及びD-4において、g3及びg4は、それぞれ独立して1から400の整数、好ましくは1から300の整数、より好ましくは1から200の整数であってよい。 In the chemical formulas D-3 and D-4, g3 and g4 may be independently an integer of 1 to 400, preferably an integer of 1 to 300, and more preferably an integer of 1 to 200, respectively.

例えば、本発明の一実施形態によれば、前記オリゴマーは、下記化学式2-1から2-5で表される化合物でなる群から選択される少なくとも一つ以上の化合物であってよい。 For example, according to one embodiment of the present invention, the oligomer may be at least one compound selected from the group consisting of the compounds represented by the following chemical formulas 2-1 to 2-5.

Figure 0007045560000034
前記化学式2-1において、前記k3及びk4は、それぞれ独立して1から30の整数であり、前記g5は、1から400の整数である。前記l1は、1から200の整数である。
Figure 0007045560000034
In the chemical formula 2-1 the k3 and k4 are independently integers of 1 to 30, and the g5 is an integer of 1 to 400, respectively. The l1 is an integer from 1 to 200.

Figure 0007045560000035
前記化学式2-2において、前記k5及びk6は、それぞれ独立して1から30の整数であり、前記g6は、1から400の整数である。前記l2は、1から200の整数である。
Figure 0007045560000035
In the chemical formula 2-2, the k5 and k6 are independently integers of 1 to 30, and the g6 is an integer of 1 to 400, respectively. The l2 is an integer from 1 to 200.

Figure 0007045560000036
前記化学式2-3において、前記k7及びk8は、それぞれ独立して1から30の整数であり、前記g7は、1から400の整数である。前記l3は、1から200の整数である。
Figure 0007045560000036
In the chemical formula 2-3, the k7 and k8 are independently integers of 1 to 30, and the g7 is an integer of 1 to 400, respectively. The l3 is an integer from 1 to 200.

Figure 0007045560000037
前記化学式2-4において、前記k9及びk10は、それぞれ独立して1から30の整数であり、前記g8は、1から400の整数である。前記l4は、1から200の整数である。
Figure 0007045560000037
In the chemical formula 2-4, the k9 and k10 are independently integers of 1 to 30, and the g8 is an integer of 1 to 400, respectively. The l4 is an integer from 1 to 200.

Figure 0007045560000038
前記化学式2-5において、前記k11及びk12は、それぞれ独立して1から30の整数であり、前記g9は、1から400の整数である。前記l5は、1から200の整数である。
Figure 0007045560000038
In the chemical formula 2-5, k11 and k12 are independently integers of 1 to 30, and g9 is an integer of 1 to 400, respectively. The l5 is an integer from 1 to 200.

一方、前記化学式2-1から2-5において、前記l1からl5は、それぞれ独立して好ましくは1から150の整数、より好ましくは1から100の整数であってよい。前記l1からl5が前記範囲内の場合、オリゴマーによって形成されるポリマーの機械的物性が高く、且つ、流動性が一定水準以上に維持されて電池内部に均一に分散され得る。 On the other hand, in the chemical formulas 2-1 to 2-5, l1 to l5 may be independently, preferably an integer of 1 to 150, and more preferably an integer of 1 to 100, respectively. When l1 to l5 are within the above range, the mechanical properties of the polymer formed by the oligomer are high, the fluidity is maintained at a certain level or higher, and the polymer can be uniformly dispersed inside the battery.

また、本発明のオリゴマーは、重量平均分子量が約1,000から100,000であってよい。前記オリゴマーの重量平均分子量が前記範囲内の場合、これを含む電池の機械的強度を効果的に改善できる。 Further, the oligomer of the present invention may have a weight average molecular weight of about 1,000 to 100,000. When the weight average molecular weight of the oligomer is within the above range, the mechanical strength of the battery containing the oligomer can be effectively improved.

一方、前記ゲルポリマー電解質は、前記オリゴマーを含むゲルポリマー電解質用組成物を電池ケース内に注液した後、硬化させて形成されるのが好ましい。 On the other hand, the gel polymer electrolyte is preferably formed by injecting a composition for a gel polymer electrolyte containing the oligomer into a battery case and then curing the composition.

より具体的には、本発明による二次電池は、(a)電極組立体を電池ケースに挿入する段階、及び(b)前記電池ケースに本発明によるゲルポリマー電解質用組成物を注入した後、重合させてゲルポリマー電解質を形成する段階を経て製造されてよい。 More specifically, in the secondary battery according to the present invention, (a) the stage of inserting the electrode assembly into the battery case, and (b) after injecting the composition for gel polymer electrolyte according to the present invention into the battery case, It may be produced through the steps of polymerizing to form a gel polymer electrolyte.

このとき、前記重合反応は、E-BEAM(電子ビーム)、ガンマ線、常温/高温のエージング工程を介して可能である。 At this time, the polymerization reaction is possible via an E-BEAM (electron beam), gamma ray, and normal temperature / high temperature aging steps.

一方、本発明によるリチウム二次電池は、ラミネーション-フォールディング型又はラミネーション-スタック型のリチウム二次電池であってよい。具体的に、ラミネーション-スタック型リチウム二次電池の場合、一つ以上の正極又は負極と一つ以上の分離膜を先に接着するラミネーション(lamination)工程を経て正極/分離膜/負極を含む単位セルを形成した後、前記単位セルの間に分離膜を介在し、スタック/溶接して電極組立体を形成し、前記電極組立体を電池ケースに挿入してから電解質を注入する段階等を経て製造されてよい。一方、ラミネーション-フォールディング型リチウム二次電池の場合、前記ラミネーション工程を経て製造された単位セルを長尺の分離膜シートを用いてフォールディングし、電極組立体を形成し、前記電極組立体を電池ケースに挿入してから電解質を注入して製造されてよい。 On the other hand, the lithium secondary battery according to the present invention may be a lamination-folding type or a lamination-stack type lithium secondary battery. Specifically, in the case of a lamination-stack type lithium secondary battery, a unit including a positive electrode / separation film / negative electrode is subjected to a lamination step of first adhering one or more positive electrodes or negative electrodes and one or more separation films. After forming the cell, a separation film is interposed between the unit cells, the electrode assembly is formed by stacking / welding, the electrode assembly is inserted into the battery case, and then the electrolyte is injected. May be manufactured. On the other hand, in the case of a lamination-folding type lithium secondary battery, the unit cell manufactured through the lamination step is folded using a long separation film sheet to form an electrode assembly, and the electrode assembly is used as a battery case. It may be manufactured by injecting an electrolyte after inserting it into the battery.

このとき、本発明による第1、2のコーティング層を有するリチウム二次電池用分離膜を用いる場合、第1有機バインダーのエチレン性不飽和基によってゲルポリマー電解質と分離膜との密着力を向上させることができ、且つ、第2コーティング層に含まれた第2有機バインダーによってラミネーション工程を経る過程においても、一定の密着力を維持し安定的に単位セルを形成できる。 At this time, when the separation film for a lithium secondary battery having the first and second coating layers according to the present invention is used, the adhesive force between the gel polymer electrolyte and the separation film is improved by the ethylenically unsaturated group of the first organic binder. Moreover, even in the process of going through the lamination step by the second organic binder contained in the second coating layer, a constant adhesion can be maintained and a unit cell can be stably formed.

また、前記電池ケースは、当該技術分野において用いられる多様な電池ケースが制限なく用いられてよく、例えば、円筒型、角形、パウチ(pouch)型又はコイン(coin)型の電池ケース等が用いられてよい。 Further, as the battery case, various battery cases used in the technical field may be used without limitation, and for example, a cylindrical type, a square type, a pouch type, a coin type battery case and the like may be used. It's okay.

一方、前記ゲルポリマー電解質用組成物は、前記オリゴマー以外にリチウム塩、非水性有機溶媒及び重合開始剤を含んでよい。 On the other hand, the composition for a gel polymer electrolyte may contain a lithium salt, a non-aqueous organic solvent and a polymerization initiator in addition to the oligomer.

前記リチウム塩は、リチウム二次電池用電解質に通常用いられるものが制限なく用いられてよい。例えば、前記リチウム塩の陽イオンとしてLiを含み、陰イオンとして、F、Cl、Br、I、NO 、N(CN) 、BF 、ClO 、AlO 、AlCl 、PF 、SbF 、AsF 、BF 、BC 、(CFPF 、(CFPF 、(CFPF 、(CFPF、(CF、CFSO 、CSO 、CFCFSO 、(CFSO、(FSO、CFCF(CFCO、(CFSOCH、CF(CFSO 、CFCO 、CHCO 、SCN、及び(CFCFSOでなる群から選択された少なくとも何れか一つを含んでよい。前記リチウム塩は、1種又は必要に応じて2種以上を混合し用いてもよい。前記リチウム塩は、通常使用可能な範囲内で適切に変更してよいが、最適の電極表面の腐食防止用被膜形成効果を得るために、電解液内に0.8Mから2M、具体的に0.8Mから1.5Mの濃度で含まれてよい。但し、必ず前記濃度範囲に限定はされず、ゲルポリマー電解質用組成物中で他の成分によって2M以上の高濃度で含まれてもよい。 As the lithium salt, those usually used for an electrolyte for a lithium secondary battery may be used without limitation. For example, Li + is contained as a cation of the lithium salt, and F-, Cl- , Br- , I- , NO 3- , N (CN) 2- , BF 4- , ClO 4- , AlO as anions. 4- , AlCl 4- , PF 6- , SbF 6- , AsF 6- , BF 2 C 2 O 4- , BC 4 O 8- , (CF 3 ) 2 PF 4- , (CF 3 ) 3 PF 3- , (CF 3 ) 4 PF 2- , (CF 3 ) 5 PF- , (CF 3 ) 6 P- , CF 3 SO 3- , C 4 F 9 SO 3- , CF 3 CF 2 SO 3- , (CF 3) 3 SO 2 ) 2 N- , (F 2 SO 2 ) 2 N- , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO- , (CF 3 SO 2 ) 2 CH- , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3- , CF 3 CO 2- , CH 3 CO 2- , SCN- , and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - may include at least one selected from the group. The lithium salt may be used alone or in admixture of two or more, if necessary. The lithium salt may be appropriately changed within a range that can be normally used, but in order to obtain an optimum film forming effect for preventing corrosion of the electrode surface, 0.8 M to 2 M in the electrolytic solution, specifically 0. It may be contained at a concentration of 8.8M to 1.5M. However, the concentration range is not always limited, and the gel polymer electrolyte composition may be contained in a high concentration of 2M or more depending on other components.

前記非水性有機溶媒は、リチウム二次電池用電解液に通常用いられるものを制限なく用いてよい。例えば、エーテル化合物、エステル化合物、アミド化合物、直鎖状カーボネート化合物、又は環状カーボネート化合物等をそれぞれ単独で、又は2種以上混合して用いてよい。そのうち代表的には、環状カーボネート化合物、直鎖状カーボネート化合物、又はこれらの混合物を含んでよい。 As the non-aqueous organic solvent, those usually used for an electrolytic solution for a lithium secondary battery may be used without limitation. For example, an ether compound, an ester compound, an amide compound, a linear carbonate compound, a cyclic carbonate compound, or the like may be used alone or in combination of two or more. Typically, a cyclic carbonate compound, a linear carbonate compound, or a mixture thereof may be contained.

前記環状カーボネート化合物の具体的な例としては、エチレンカーボネート(ethylene carbonate、EC)、プロピレンカーボネート(propylene carbonate、PC)、1,2-ブチレンカーボネート、2,3-ブチレンカーボネート、1,2-ペンチレンカーボネート、2,3-ペンチレンカーボネート、ビニレンカーボネート及びフルオロエチレンカーボネート(FEC)でなる群から選択される何れか一つ、又は、これらのうち2種以上の混合物がある。また、前記直鎖状カーボネート化合物の具体的な例としては、ジメチルカーボネート(dimethyl carbonate、DMC)、ジエチルカーボネート(diethyl carbonate、DEC)、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルプロピルカーボネート及びエチルプロピルカーボネートでなる群から選択される何れか一つ、又は、これらのうち2種以上の混合物等が代表的に用いられてよいが、これに限定されるのではない。 Specific examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (ethylene carbonate, EC), propylene carbonate (propylene carbonate, PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene. There is any one selected from the group consisting of carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate and fluoroethylene carbonate (FEC), or a mixture of two or more of these. Specific examples of the linear carbonate compound include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate and ethyl. Any one selected from the group consisting of propyl carbonate, or a mixture of two or more of these may be typically used, but is not limited thereto.

特に、前記カーボネート系有機溶媒のうち、高粘度の有機溶媒として誘電率が高く、電解質内のリチウム塩をよく解離させるものと知られたエチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートのような環状カーボネートが用いられてよく、このような環状カーボネートに加え、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートのような低粘度、低誘電率の直鎖状カーボネートを適切な比率で混合して用いれば、高い電気伝導率を有する電解質を製造できる。 In particular, among the carbonate-based organic solvents, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, which have a high dielectric constant and are known to dissociate the lithium salt in the electrolyte well, may be used as the highly viscous organic solvent. In addition to such a cyclic carbonate, a low-viscosity, low-dielectric-constant linear carbonate such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate can be mixed and used in an appropriate ratio to produce an electrolyte having high electrical conductivity.

また、前記非水性有機溶媒のうち、エーテル化合物としては、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル及びエチルプロピルエーテルでなる群から選択される何れか一つ、又は、これらのうち2種以上の混合物を用いてよいが、これに限定されるのではない。 Among the non-aqueous organic solvents, the ether compound is any one selected from the group consisting of dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether and ethyl propyl ether, or these. A mixture of two or more of these may be used, but is not limited thereto.

そして、前記非水性有機溶媒のうち、エステル化合物としては、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、プロピルプロピオネート、ブチルプロピオネートのよううな直鎖状エステルと、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、σ-バレロラクトン、ε-カプロラクトンのような環状エステルでなる群から選択される何れか一つ、又は、これらのうち2種以上の混合物を用いてよいが、これに限定されるのではない。 Among the non-aqueous organic solvents, the ester compound includes linear esters such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, and butyl propionate. And any one selected from the group consisting of cyclic esters such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, σ-valerolactone, ε-caprolactone, or a mixture of two or more of these. May be used, but is not limited to this.

前記重合開始剤は、電池内において、熱、非制限的な例として30℃から100℃、具体的に60℃から80℃の熱によって分解されるか、常温(5℃から30℃)で分解されラジカルを形成するもので、前記ラジカルを介するフリーラジカル重合反応によって前記オリゴマーが反応し、ゲルポリマー電解質を形成できる。 The polymerization initiator is decomposed in a battery by heat, as a non-limiting example, from 30 ° C. to 100 ° C., specifically from 60 ° C. to 80 ° C., or at room temperature (5 ° C. to 30 ° C.). The oligomer is reacted to form a radical, and the oligomer can be reacted by a free radical polymerization reaction mediated by the radical to form a gel polymer electrolyte.

前記重合開始剤は、当業界に知られた通常の重合開始剤が用いられてよく、アゾ系化合物、ペルオキシド系化合物又はこれらの混合物でなる群から選択された少なくとも一つ以上であってよい。 As the polymerization initiator, ordinary polymerization initiators known in the art may be used, and may be at least one selected from the group consisting of azo compounds, peroxide compounds, or mixtures thereof.

例えば、前記重合開始剤は、ベンゾイルペルオキシド(benzoyl peroxide)、アセチルペルオキシド(acetyl peroxide)、ジラウリルペルオキシド(dilauryl peroxide)、ジ-tert-ブチルペルオキシド(di-tert-butyl peroxide)、t-ブチルペルオキシ-2-エチル-ヘキサノエート(t-butyl peroxy-2-ethyl-hexanoate)、クミルヒドロペルオキシド(cumyl hydroperoxide)及びハイドロゲンペルオキシド(hydrogen peroxide)等の有機過酸化物類又はヒドロ過酸化物類と、2,2’-アゾビス(2-シアノブタン)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2’-アゾビス(メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN;2,2’-Azobis(iso-butyronitrile))及び2,2’-アゾビスジメチル-バレロニトリル(AMVN;2,2’-Azobisdimethyl-Valeronitrile)でなる群から選択された1種以上のアゾ化合物類等があるが、これに限定されない。 For example, the polymerization initiator is benzoyl peroxide, acetyl peroxide, dialuryl peroxide, di-tert-butyl peroxide, t-butyl. 2 2'-azobis (2-cyanobutane), dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate), 2,2'-azobis (methylbutyronitrile), 2,2'-azobis (isobutyronitrile) ) (AIBN; 2,2'-Azobis (iso-butyronityle)) and 2,2'-azobisdimethyl-valeronitrile (AMVN; 2,2'-Azobisdimethyl-Valeronitrol). Azobisisobuty, etc., but is not limited to this.

前記重合開始剤は、前記オリゴマーの全体重量を基準に0.1重量%から5重量%を含んでよい。前記重合開始剤が5重量%を超過する場合、ゲルポリマー電解質製造時に未反応重合開始剤が残留して電池性能に悪影響を及ぼし得る。逆に前記重合開始剤が0.01重量%未満であれば、一定温度以上の条件でもゲル化よく行われない問題がある。 The polymerization initiator may contain 0.1% by weight to 5% by weight based on the total weight of the oligomer. If the amount of the polymerization initiator exceeds 5% by weight, the unreacted polymerization initiator may remain during the production of the gel polymer electrolyte, which may adversely affect the battery performance. On the contrary, if the polymerization initiator is less than 0.01% by weight, there is a problem that gelation is not performed well even under conditions of a certain temperature or higher.

本発明の他の実施形態によれば、前記リチウム二次電池を含む電池モジュール及びこれを含む電池パックを提供する。前記電池モジュール及び電池パックは、高容量、高い律速特性及びサイクル特性を有する前記リチウム二次電池を含むため、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車及び電力保存用システムでなる群から選択される中大型デバイスの電源に用いられてよい。 According to another embodiment of the present invention, a battery module including the lithium secondary battery and a battery pack containing the same are provided. Since the battery module and battery pack include the lithium secondary battery having high capacity, high rate-determining characteristics and cycle characteristics, it is selected from the group consisting of electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles and power storage systems. It may be used as a power source for medium and large-sized devices.

以下、具体的な実施例を介して本発明をより具体的に説明する。但し、下記の実施例は、本発明の理解を深めるための例示であるだけで、本発明の範囲を限定するものではない。本記載の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能なことは、当業者において明らかなことであり、このような変形及び修正が特許請求の範囲に属することは当然である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the following examples are merely examples for deepening the understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that various changes and amendments are possible within the scope of the present description and technical ideas, and it is natural that such modifications and amendments belong to the scope of claims.

[実施例]
1.実施例1
(1)第1有機バインダーの製造
窒素雰囲気下で、単量体としてビニリデンフルオリド(VDF)、フリーラジカル開始剤としてジイソプロピルパーオキシジカーボネート(diisopropyl peroxydicarbonate)、及び、溶媒として1,1,2-トリクロロトリフルオロエタン(1,1,2-trichlorotrifluoroethane)を-15℃に冷却した反応器内に投入した。以後、重合開始のために45℃に維持しつつ200rpmで反応物を撹拌し、前記化学式X-1で表される単位が繰り返されるように重合された化合物を重合するよう重合反応を行った。10時間後、NaClを投入して重合された化合物の末端にClを置換させて重合反応を終了し、重合反応に参加していない単量体を排出した。
[Example]
1. 1. Example 1
(1) Production of First Organic Binder Under a nitrogen atmosphere, vinylidene fluoride (VDF) as a monomer, diisopropylperoxydicarbonate as a free radical initiator, and 1,1,2- as a solvent. Trichlorotrifluoroethane (1,1,2-triculotrifluoroethane) was placed in a reactor cooled to −15 ° C. After that, the reaction product was stirred at 200 rpm while maintaining the temperature at 45 ° C. for the start of polymerization, and the polymerization reaction was carried out so as to polymerize the compound polymerized so that the unit represented by the chemical formula X-1 was repeated. After 10 hours, NaCl was added to replace Cl at the end of the polymerized compound to terminate the polymerization reaction, and the monomer not participating in the polymerization reaction was discharged.

前記重合された化合物をN-メチルピロール溶媒に分散させた後、前記重合された化合物対比アクリル酸(acryl acid)を1:1.1のモル比で投入し、NaOH存在下で45℃に維持しつつ200rpmで撹拌させた。10時間後、120℃で乾燥工程を行い前記末端にClがアクリルオキシ基で置換された第1有機バインダーを収得した。 After the polymerized compound was dispersed in an N-methylpyrrole solvent, acrylic acid (acrylic acid) compared with the polymerized compound was added at a molar ratio of 1: 1.1 and maintained at 45 ° C. in the presence of NaOH. While stirring, the mixture was stirred at 200 rpm. After 10 hours, a drying step was carried out at 120 ° C. to obtain a first organic binder in which Cl was substituted with an acrylic oxy group at the terminal.

(2)第1コーティング層組成物の製造
100mLのN-メチルピロール溶媒に、前記製造された第1有機バインダーを3g、無機物粒子としてアルミニウムオキシド(Al)を27g入れて、第1コーティング層組成物を製造した。
(2) Preparation of First Coating Layer Composition In 100 mL of N-methylpyrrole solvent, 3 g of the prepared first organic binder and 27 g of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as inorganic particles were added to the first coating. A layer composition was produced.

(3)第2コーティング層組成物の製造
72.1mlのN-メチルピロール溶媒に、ポリビニリデンジフルオリド(PVdF、重量平均分子量=100,000)を3g、無機物粒子としてAlを27g入れて、第2コーティング層組成物を製造した。
(3) Preparation of Second Coating Layer Composition 3 g of polyvinylidene difluoride (PVdF, weight average molecular weight = 100,000) and 27 g of Al 2 O 3 as inorganic particles are added to 72.1 ml of N-methylpyrrole solvent. The second coating layer composition was produced.

(4)リチウム二次電池用分離膜の製造
前記第1コーティング層組成物を厚さ10μmのポリエチレン基材上に塗布してから100℃の温度で乾燥し、厚さ4μmの第1コーティング層を形成した。以後、前記第1コーティング層上に前記第2コーティング層組成物を塗布してから120℃の温度で乾燥し、厚さ6μmの第2コーティング層を形成した。リチウム二次電池用分離膜(20μm)を製造した。
(4) Production of Separation Membrane for Lithium Secondary Battery The first coating layer composition is applied onto a polyethylene substrate having a thickness of 10 μm and then dried at a temperature of 100 ° C. to form a first coating layer having a thickness of 4 μm. Formed. After that, the second coating layer composition was applied onto the first coating layer and then dried at a temperature of 120 ° C. to form a second coating layer having a thickness of 6 μm. A separation membrane (20 μm) for a lithium secondary battery was manufactured.

2.実施例2
窒素雰囲気下で、単量体としてビニリデンフルオリド(VDF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP、hexafluoropropylene)を7:3の重量比で混合したもの、フリーラジカル開始剤としてイソプロピルパーオキシジカーボネート(diisopropyl peroxydicarbonate)を用い、溶媒として1,1,2-トリクロロトリフルオロエタン(1,1,2-trichlorotrifluoroethane)を-15℃に冷却した反応器に投入した。以後、重合開始のために45℃に維持しつつ200rpmで前記反応物を撹拌し、前記化学式X-2で表される単位が繰り返されるように重合反応を行った。10時間後、NaClを投入して重合された化合物の末端にClを置換させて重合反応を終了し、重合反応に参加していない単量体を排出した。
2. 2. Example 2
A mixture of vinylidene fluoride (VDF) and hexafluoropropylene (HFP, hexafluoropolylone) as monomers in a nitrogen atmosphere at a weight ratio of 7: 3, and isopropylperoxydicarbonate as a free radical initiator. Was used as a solvent, and 1,1,2-trichlorotrifluoroethane (1,1,2-trichlorotrifluoroethane) was charged into a reactor cooled to −15 ° C. After that, the reaction product was stirred at 200 rpm while maintaining the temperature at 45 ° C. for the start of polymerization, and the polymerization reaction was carried out so that the unit represented by the chemical formula X-2 was repeated. After 10 hours, NaCl was added to replace Cl at the end of the polymerized compound to terminate the polymerization reaction, and the monomer not participating in the polymerization reaction was discharged.

前記重合された化合物をN-メチルピロール溶媒に分散させた後、前記重合された化合物対比アクリル酸(acryl acid)を1:1.1のモル比で投入し、NaOH存在下で45℃に維持しつつ200rpmで撹拌させた。10時間後、120℃で乾燥工程を行い前記末端にClがアクリルオキシ基で置換された第1有機バインダーを収得した。 After the polymerized compound was dispersed in an N-methylpyrrole solvent, acrylic acid (acrylic acid) compared with the polymerized compound was added at a molar ratio of 1: 1.1 and maintained at 45 ° C. in the presence of NaOH. While stirring, the mixture was stirred at 200 rpm. After 10 hours, a drying step was carried out at 120 ° C. to obtain a first organic binder in which Cl was substituted with an acrylic oxy group at the terminal.

以後、前記実施例1によって製造された第1有機バインダーの代わりに実施例2によって製造された第1有機バインダーを用いたことを除いては、前記実施例1と同一の方法でリチウム二次電池用分離膜を製造した。 Hereinafter, the lithium secondary battery is used in the same manner as in Example 1 except that the first organic binder produced in Example 2 is used instead of the first organic binder produced in Example 1. A separation membrane for use was manufactured.

3.実施例3
前記第2コーティング層組成物を厚さ10μmのポリエチレン基材上に塗布してから120℃の温度で乾燥し、厚さ6μmの第2コーティング層を形成する。以後、前記第2コーティング層上に前記第1コーティング層組成物を塗布してから、100℃の温度条件で厚さ4μmの第1コーティング層を形成してリチウム二次電池用分離膜を製造したことを除いては、実施例1と同一の方法でリチウム二次電池用分離膜を製造した。
3. 3. Example 3
The second coating layer composition is applied onto a polyethylene substrate having a thickness of 10 μm and then dried at a temperature of 120 ° C. to form a second coating layer having a thickness of 6 μm. After that, the first coating layer composition was applied onto the second coating layer, and then the first coating layer having a thickness of 4 μm was formed under a temperature condition of 100 ° C. to produce a separation film for a lithium secondary battery. Except for this, a separation membrane for a lithium secondary battery was manufactured by the same method as in Example 1.

4.実施例4
前記第2コーティング層組成物を厚さ10μmのポリエチレン基材上に塗布してから120℃の温度で乾燥し、厚さ6μmの第2コーティング層を形成する。以後、前記第2コーティング層上に前記第1コーティング層組成物を塗布してから、100℃の温度条件下で厚さ4μmの第1コーティング層を形成してリチウム二次電池用分離膜を製造したことを除いては、実施例2と同一の方法でリチウム二次電池用分離膜を製造した。
4. Example 4
The second coating layer composition is applied onto a polyethylene substrate having a thickness of 10 μm and then dried at a temperature of 120 ° C. to form a second coating layer having a thickness of 6 μm. After that, the first coating layer composition is applied onto the second coating layer, and then the first coating layer having a thickness of 4 μm is formed under a temperature condition of 100 ° C. to manufacture a separation film for a lithium secondary battery. A separation membrane for a lithium secondary battery was manufactured by the same method as in Example 2 except for the above.

[比較例]
1.比較例1
前記実施例1において、第2コーティング層を形成しないことを除いては、同一の方法でリチウム二次電池用分離膜を製造した。
[Comparison example]
1. 1. Comparative Example 1
In Example 1, a separation membrane for a lithium secondary battery was produced by the same method except that the second coating layer was not formed.

2.比較例2
前記実施例1において、第1コーティング層を形成しないことを除いては、同一の方法でリチウム二次電池用分離膜を製造した。
2. 2. Comparative Example 2
In Example 1, a separation membrane for a lithium secondary battery was produced by the same method except that the first coating layer was not formed.

3.比較例3
前記実施例と異なり、第1、2のコーティング層を形成していないポリエチレン基材のみをリチウム二次電池用分離膜として用いた。
3. 3. Comparative Example 3
Unlike the above-mentioned example, only the polyethylene base material on which the first and second coating layers were not formed was used as the separation film for the lithium secondary battery.

[製造例]リチウム二次電池製造
正極活物質として(LiNi0.8Co0.1Mn0.1;NCM)94重量%、導電材としてカーボンブラック(carbon black)3重量%、バインダーとしてポリビニリデンフルオリド(PVDF)3重量%を溶媒であるN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に添加し、正極活物質スラリーを製造した。前記正極活物質スラリーを厚さが20μm程度の正極集電体であるアルミニウム(Al)薄膜に塗布し、乾燥して正極を製造した後、ロールプレス(roll press)を実施し正極を製造した。
[Production example] Lithium secondary battery production As a positive electrode active material (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 ; NCM) 94% by weight, as a conductive material carbon black (carbon black) 3% by weight, as a binder 3% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) was added to the solvent N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode active material slurry. The positive electrode active material slurry was applied to an aluminum (Al) thin film which is a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm and dried to produce a positive electrode, and then a roll press was performed to produce a positive electrode.

負極活物質として炭素粉末、バインダーとしてPVDF、導電材としてカーボンブラック(carbon black)を、それぞれ96重量%、3重量%、1重量%にして溶媒であるNMPに添加し、負極活物質スラリーを製造した。前記負極活物質スラリーを厚さ10μmの負極集電体である銅(Cu)薄膜に塗布し、乾燥して負極を製造した後、ロールプレス(roll press)を実施して負極を製造した。 Carbon powder as the negative electrode active material, PVDF as the binder, and carbon black as the conductive material were added to the solvent NMP at 96% by weight, 3% by weight, and 1% by weight, respectively, to produce a negative electrode active material slurry. did. The negative electrode active material slurry was applied to a copper (Cu) thin film which is a negative electrode current collector having a thickness of 10 μm and dried to produce a negative electrode, and then a roll press was performed to produce a negative electrode.

前記正極、負極及び前記実施例1~4及び比較例1~3で製造された分離膜をそれぞれ用いて電極組立体を組み立てた。 An electrode assembly was assembled using the positive electrode, the negative electrode, and the separation membranes produced in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, respectively.

エチレンカーボネート(EC):エチルメチルカーボネート(EMC)=3:7(体積比)に1M LiPFが溶解された有機溶媒94.99gに、化学式1-1で表される化合物(n1=3)5g、重合開始剤であるジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)(CAS No.2589-57-3)0.01gを添加し、ゲルポリマー電解質組成物を製造した。 Ethylene carbonate (EC): Ethylene methyl carbonate (EMC) = 3: 7 (volume ratio) in 94.99 g of an organic solvent in which 1M LiPF 6 is dissolved, and 5 g of the compound (n1 = 3) represented by the chemical formula 1-1. , 0.01 g of the polymerization initiator dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate) (CAS No. 2589-57-3) was added to prepare a gel polymer electrolyte composition.

電池ケース内に電極組立体を位置させた後、ゲルポリマー電解質組成物を注入してから2日間常温で保存した後、65℃で5時間加熱して熱重合されたゲルポリマー電解質を含むリチウム二次電池を製造した。 After locating the electrode assembly in the battery case, the gel polymer electrolyte composition is injected, stored at room temperature for 2 days, and then heated at 65 ° C. for 5 hours to thermally polymerize the lithium ion containing the gel polymer electrolyte. The next battery was manufactured.

[実験例]
1.実験例1:初期容量測定実験
実施例1から4で製造された分離膜を用いて製造されたリチウム二次電池と、比較例1から3で製造された分離膜を用いて製造されたリチウム二次電池それぞれに対して、100mA電流(0.1C rate)でフォーメーション(formation)を行った後、4.2V、333mA(0.3C、0.05C cut-off)CC/CV充電と、3V、333mA(0.3C)CC放電を3回繰り返した時、3回目の放電容量を初期容量として選定した。その結果を表1に示した。
[Experimental example]
1. 1. Experimental Example 1: Initial capacity measurement experiment A lithium secondary battery manufactured using the separation membranes manufactured in Examples 1 to 4 and a lithium secondary battery manufactured using the separation membranes manufactured in Comparative Examples 1 to 3 are used. After forming a formation with 100 mA current (0.1 Crate) for each of the following batteries, 4.2 V, 333 mA (0.3 C, 0.05 C cut-off) CC / CV charge and 3 V, When the 333mA (0.3C) CC discharge was repeated three times, the third discharge capacity was selected as the initial capacity. The results are shown in Table 1.

Figure 0007045560000039
Figure 0007045560000039

表1を検討すれば、実施例1から4のリチウム二次電池の場合、ゲルポリマー電解質と分離膜との接着力が高いため、高電圧においてより高い初期容量を得ることができる。 According to Table 1, in the case of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 4, since the adhesive force between the gel polymer electrolyte and the separation membrane is high, a higher initial capacity can be obtained at a high voltage.

一方、比較例1から3のリチウム二次電池の場合、前記表1に示した通り、実施例1から4のリチウム二次電池対比電解質と分離膜との接着力が低く、界面特性が足りないため、初期容量が相対的に低いことが分かる。 On the other hand, in the case of the lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 to 3, as shown in Table 1 above, the adhesive strength between the lithium secondary battery contrasting electrolyte of Examples 1 to 4 and the separation film is low, and the interface characteristics are insufficient. Therefore, it can be seen that the initial capacity is relatively low.

2.実験例2:サイクル(寿命)測定
実施例1から4で製造された分離膜を用いて製造されたリチウム二次電池と、比較例1から3で製造された分離膜を用いて製造されたリチウム二次電池それぞれに対して、100mA電流(0.1C rate)でフォーメーションを行った後、4.2V、333mA(0.3C、0.05C cut-off)CC/CV充電と、3V、333mA(0.3 C)CC放電を100回繰り返した時100回目の放電容量と初期容量(充電・放電を3回繰り返した時の3回目の放電容量)を比較し、容量維持率を測定した。その結果を表2に示した。
2. 2. Experimental Example 2: Cycle (life) measurement Lithium secondary batteries manufactured using the separation membranes manufactured in Examples 1 to 4 and lithium manufactured using the separation membranes manufactured in Comparative Examples 1 to 3. After forming each secondary battery with 100 mA current (0.1 Crate), 4.2 V, 333 mA (0.3 C, 0.05 C cut-off) CC / CV charge and 3 V, 333 mA ( 0.3 C) When the CC discharge was repeated 100 times, the 100th discharge capacity was compared with the initial capacity (the third discharge capacity when the charge / discharge was repeated 3 times), and the capacity retention rate was measured. The results are shown in Table 2.

Figure 0007045560000040
Figure 0007045560000040

前記表2を検討すれば、実施例1から4のリチウム二次電池の場合、ゲルポリマー電解質と分離膜との界面接着力に優れ、ゲル高分子電解質の分布に優れるため、電解質の追加的な劣化反応を抑制するところ、サイクル寿命が向上される結果を示す。 Examining Table 2 above, in the case of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 4, the interfacial adhesion between the gel polymer electrolyte and the separation membrane is excellent, and the distribution of the gel polymer electrolyte is excellent, so that an additional electrolyte is added. It shows the result that the cycle life is improved by suppressing the deterioration reaction.

一方、比較例1から3のリチウム二次電池の場合、前記表2に示した通り、実施例1から4のリチウム二次電池対比電解質と分離膜との接着力が低く、界面特性が足りないため、電解質の追加的な劣化が発生してサイクル以後の容量維持率が減少することが分かる。 On the other hand, in the case of the lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 to 3, as shown in Table 2 above, the adhesive strength between the lithium secondary battery contrasting electrolyte of Examples 1 to 4 and the separation film is low, and the interface characteristics are insufficient. Therefore, it can be seen that the capacity retention rate after the cycle decreases due to the additional deterioration of the electrolyte.

3.実験例3:釘刺し試験(Nail penetration test)
直径2.5mmの金属材質の釘を、完全充電された実施例1から4と比較例1から3で製造されたリチウム二次電池に600mm/分の速度で貫通させた時の発熱温度及び発火可否を測定し、リチウム二次電池の機械的衝撃及び内部短絡による安全性評価実験を実施した。
3. 3. Experimental Example 3: Nail penetration test
Heat generation temperature and ignition when a metal nail with a diameter of 2.5 mm is passed through a fully charged lithium secondary battery manufactured in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 at a speed of 600 mm / min. Whether or not it was possible was measured, and a safety evaluation experiment was conducted by mechanical impact and internal short circuit of the lithium secondary battery.

金属の釘によってリチウム二次電池の内部短絡が発生し、これから電池の発熱が発生するが発熱温度が高いほど発火可能性が高いため安全性が脆弱なものと評価した。また、このような発熱が発火に繋がる場合、二次電池の安全性が脆弱なものと評価した。 The metal nail caused an internal short circuit of the lithium secondary battery, and the battery generated heat from now on, but the higher the heat generation temperature, the higher the possibility of ignition, so it was evaluated that the safety was vulnerable. In addition, when such heat generation leads to ignition, it was evaluated that the safety of the secondary battery is vulnerable.

Figure 0007045560000041
Figure 0007045560000041

前記表3に示した通り、本発明の実施例1から4のリチウム二次電池は、発熱温度が80℃の水準で低いため安全性に優れる一方、比較例1から3のリチウム二次電池は、それぞれ発熱温度が大部分100℃を越えるため、安全性が脆弱なことが分かる。また、発火したセルの数を基準に安全性を評価する場合にも、実施例1から4のリチウム二次電池がより安全なことが分かる。 As shown in Table 3, the lithium secondary batteries of Examples 1 to 4 of the present invention are excellent in safety because the heat generation temperature is as low as 80 ° C., while the lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 to 3 are. It can be seen that the safety is vulnerable because the heat generation temperature of each exceeds 100 ° C. Further, when the safety is evaluated based on the number of ignited cells, it can be seen that the lithium secondary batteries of Examples 1 to 4 are safer.

Claims (13)

基材と、
エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層と、
第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層とを含む、リチウム二次電池用分離膜。
With the base material
A first coating layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group,
A separation membrane for a lithium secondary battery, comprising a second organic binder and a second coating layer containing inorganic particles.
前記第1コーティング層は、前記基材の表面に形成され、前記第2コーティング層は、前記第1コーティング層上に形成されるものである、請求項1に記載のリチウム二次電池用分離膜。 The separation film for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the first coating layer is formed on the surface of the base material, and the second coating layer is formed on the first coating layer. .. 前記第2コーティング層は、前記基材の表面に形成され、前記第1コーティング層は、前記第2コーティング層上に形成されるものである、請求項1に記載のリチウム二次電池用分離膜。 The separation film for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the second coating layer is formed on the surface of the base material, and the first coating layer is formed on the second coating layer. .. 前記エチレン性不飽和基は、ビニル基、アクリルオキシ基及びメタアクリルオキシ基でなる群から選択される少なくとも一つ以上を含むものである、請求項1から3の何れか一項に記載のリチウム二次電池用分離膜。 The lithium secondary according to any one of claims 1 to 3, wherein the ethylenically unsaturated group contains at least one selected from the group consisting of a vinyl group, an acrylic oxy group and a methacrylic oxy group. Separation film for batteries. 前記第1有機バインダー及び第2有機バインダーは、それぞれ独立して、化学式X-1からX-6でなる群から選択される少なくとも一つ以上の単位を含む重合体を含む、請求項1から4の何れか一項に記載のリチウム二次電池用分離膜:
Figure 0007045560000042
(前記化学式X-1において、前記m1は、1から100の整数である。)
Figure 0007045560000043
(前記化学式X-2において、前記m2及びm3は、それぞれ独立して1から100の整数である。)
Figure 0007045560000044
(前記化学式X-3において、前記m4は、1から100の整数である。)
Figure 0007045560000045
(前記化学式X-4において、前記m5は、1から100の整数である。)
Figure 0007045560000046
(前記化学式X-5において、前記m6は、1から100の整数である。)
Figure 0007045560000047
(前記化学式X-6において、前記m7は、1から100の整数である。)
The first organic binder and the second organic binder each independently contain a polymer containing at least one unit selected from the group consisting of the chemical formulas X-1 to X-6, according to claims 1 to 4 . Separation film for lithium secondary battery according to any one of the above:
Figure 0007045560000042
(In the chemical formula X-1, the m1 is an integer from 1 to 100.)
Figure 0007045560000043
(In the chemical formula X-2, m2 and m3 are independently integers from 1 to 100.)
Figure 0007045560000044
(In the chemical formula X-3, the m4 is an integer from 1 to 100.)
Figure 0007045560000045
(In the chemical formula X-4, the m5 is an integer from 1 to 100.)
Figure 0007045560000046
(In the chemical formula X-5, the m6 is an integer from 1 to 100.)
Figure 0007045560000047
(In the chemical formula X-6, the m7 is an integer from 1 to 100.)
基材の表面にエチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層と、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層とを形成する段階を含む、リチウム二次電池用分離膜の製造方法。 For a lithium secondary battery, which comprises a step of forming a first coating layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group on the surface of a substrate and a second coating layer containing a second organic binder and inorganic particles. Method for manufacturing a separation film. 前記基材上に前記第1コーティング層を形成した後、前記第1コーティング層上に第2コーティング層を形成する、請求項6に記載のリチウム二次電池用分離膜の製造方法。 The method for producing a separation film for a lithium secondary battery according to claim 6, wherein the first coating layer is formed on the substrate and then the second coating layer is formed on the first coating layer. 前記基材上に前記第2コーティング層を形成した後、前記第2コーティング層上に第1コーティング層を形成する、請求項6に記載のリチウム二次電池用分離膜の製造方法。 The method for producing a separation film for a lithium secondary battery according to claim 6, wherein the second coating layer is formed on the substrate and then the first coating layer is formed on the second coating layer. 前記第1コーティング層を形成する段階の温度条件は、40℃から110℃であり、前記第2コーティング層を形成する段階の温度条件は、120℃から200℃である、請求項6から8の何れか一項に記載のリチウム二次電池用分離膜の製造方法。 The temperature condition of the step of forming the first coating layer is 40 ° C. to 110 ° C., and the temperature condition of the step of forming the second coating layer is 120 ° C. to 200 ° C., claims 6 to 8. The method for manufacturing a separation membrane for a lithium secondary battery according to any one of the above. 少なくとも一つ以上の正極、少なくとも一つ以上の負極、及び前記正極と負極の間に介在される少なくとも一つ以上の第1分離膜を含む少なくとも一つ以上の単位セルと、前記単位セルの間に介在される第2分離膜とを含む電極組立体、及び
(メタ)アクリレート基を含むオリゴマーが重合されて形成されるゲルポリマー電解質を含み、
前記第1分離膜及び第2分離膜は、エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダーを含む第1コーティング層と、第2有機バインダー及び無機物粒子を含む第2コーティング層とを含み、
前記エチレン性不飽和基を含む第1有機バインダー及び前記(メタ)アクリレート基を含むオリゴマーが重合されて3次元構造のポリマーネットワークが形成されている、リチウム二次電池。
Between at least one unit cell containing at least one positive electrode, at least one negative electrode, and at least one first separation film interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the unit cell. It contains an electrode assembly containing a second separation membrane interposed therebetween, and a gel polymer electrolyte formed by polymerizing an oligomer containing a (meth) acrylate group.
The first separation film and the second separation film include a first coating layer containing a first organic binder containing an ethylenically unsaturated group and a second coating layer containing a second organic binder and inorganic particles.
A lithium secondary battery in which the first organic binder containing the ethylenically unsaturated group and the oligomer containing the (meth) acrylate group are polymerized to form a polymer network having a three-dimensional structure.
前記オリゴマーは、下記化学式1で表されるものである、請求項10に記載のリチウム二次電池:
Figure 0007045560000048
前記化学式1において、
前記A及びA’は、それぞれ独立して(メタ)アクリレート基を含む単位であり、
前記Cは、オキシアルキレン基を含む単位である。
The lithium secondary battery according to claim 10, wherein the oligomer is represented by the following chemical formula 1.
Figure 0007045560000048
In the chemical formula 1,
The A and A'are units each independently containing a (meth) acrylate group.
The C 1 is a unit containing an oxyalkylene group.
前記オリゴマーは、下記化学式1-1から化学式1-5で表される化合物の中から選択される少なくとも一つ以上の化合物を含む、請求項10又は11に記載のリチウム二次電池:
Figure 0007045560000049
(前記化学式1-1において、前記n1は、1から20,000の整数である。)
Figure 0007045560000050
(前記化学式1-2において、前記n2は、1から20,000の整数である。)
Figure 0007045560000051
(前記化学式1-3において、前記n3は、1から20,000の整数である。)
Figure 0007045560000052
(前記化学式1-4において、前記n4は、1から20,000の整数である。)
Figure 0007045560000053
(前記化学式1-5において、前記n5は、1から20,000の整数である。)
The lithium secondary battery according to claim 10 or 11 , wherein the oligomer contains at least one compound selected from the compounds represented by the following chemical formulas 1-1 to 1-5.
Figure 0007045560000049
(In the chemical formula 1-1, the n1 is an integer from 1 to 20,000.)
Figure 0007045560000050
(In the chemical formula 1-2, the n2 is an integer from 1 to 20,000.)
Figure 0007045560000051
(In the chemical formula 1-3, the n3 is an integer from 1 to 20,000.)
Figure 0007045560000052
(In the chemical formula 1-4, the n4 is an integer from 1 to 20,000.)
Figure 0007045560000053
(In the chemical formula 1-5, the n5 is an integer from 1 to 20,000.)
前記ゲルポリマー電解質は、前記オリゴマーを含むゲルポリマー電解質用組成物を電池ケース内に注液した後、硬化させて形成されるものである、請求項10から12の何れか一項に記載のリチウム二次電池。 The lithium according to any one of claims 10 to 12, wherein the gel polymer electrolyte is formed by injecting a composition for a gel polymer electrolyte containing the oligomer into a battery case and then curing the composition. Secondary battery.
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